杨小彦 曹龙胤

摘 要：地铁是现阶段环节城市交通压力的有效手段，很多城市都开始大力推进地铁事业的建设，地铁综合监控系统作为地铁系统中的关键系统，在地铁环控电力调度、系统可靠运行、营造安全良好乘车环境、节能减排等方面发挥着重要的作用。智慧化 = 数字化+[感知+储存/传输+思维]，本文将通过新型的智能材料与信息化设计管理，实现地下空间世界变得更加可视化、透明化、可控化，使其在全寿命期内具有高度智能特征。

关键词：智能材料与结构；智慧运维

智慧地铁是指在地铁建造与运维过程中，采用新型的智能材料与信息化设计管理方案，使其在全寿命期内具有高度智能特征的过程。其中包含：智能材料与结构、智能建造和智慧运维三个方面的内容。

智能材料与结构，模仿生物体具有感知和响应功能的材料或结构。它可以感知环境并分析相关信息，同时做出类似于生物体的反应，如自诊断、自适应与自修复。现代地铁全寿命智慧建造与运维的核心技术是工程设计、建造与运维过程中信息化技术的应用，如GIS/BIM模型、iS3 平台的应用等。

一、信息集成平台（iS3）

基础设施全寿命数据采集、处理、表达、分析的一體化智慧决策服务系统（iS3，2013）。主要功能：数据获取（物联网-RFID，无线感知，GPS，激光与摄影扫描，智能机器人等）。数据处理（大数据处理/标准化）。数据表达（3D/4D模型重构，BIM模型，仿真可视化）。数据分析（智能分析，数据挖掘，云计算）。数据服务（协同集成平台，webGIS）。

信息集成平台（iS3）主要特点：

数据管理

n（1）工程全寿命数据管理。

n（2）用XML定义数字化工程，关联数据库和图形。

n（3）同时管理多个工程。

n（4）制订工程数据格式标准和数据准备指南。

可视化

n（1）2D平面图/GIS地图/剖面图/数据视图/3D视图一体化联动。

用户操作

n（1）无菜单，全图形操作。

二次开发

n（1）内嵌Python语言开发工具和开发范例。

n（2）提供C#二次开发接口和范例。

分析功能

n（1）内置地质剖面分析、隧道剖面分析，用户可扩展。

二、地下结构感知（iS3_感知）

损伤缺陷隧道结构的独立覆盖无网格ICMM计算分析理论与方法：保留了无网格法所有的动网格模拟优点；插值函数为一般多项式，计算公式简单、计算时间少、易精确积分、易施加位移边界条件，解决了无网格法的难题，适合于包括三维问题在内的具有任意多条复杂裂纹的地下结构断裂及破坏过程模拟分析，为地下结构服役性能的健康评估提供了理论和软件支撑。

三、工程实践

提出智慧基础设施服务系统（infrastructure Smart Service System，iS3），实现数据采集、处理、表达、分析的一体化智慧决策服务。变被动获取结构健康状态为主动控制服役性能，实现城市轨道交通地下结构健康服役的数字化保障和控制。

应用：工程概况

上行线里程为SK22+473.443～SK23 +924.353（单线长1450.910m）区间隧道内径为5.5m，外径为6.2m，上下行线均为1208环（含联络通道特殊管片）。临近12号线天潼路-国客站上行区间，与地铁线路平行长度约100m（84环）

结语

数字化是智慧化的基础，数字化使得地下空间世界变得更加可视化、透明化、可控化；在此基础上，借助智慧感知技术，可使得地下基础设施变得更加“聪明”。

实现智慧地铁的关键是，迫切需要发展地铁结构体内外的便宜、快速、方便的智慧感知技术，包括智能感知材料。

打造新一代的智慧分析平台，是实现智慧地铁的核心内容。

参考文献

[1]土木信息工程分卷_土木工程大百科全书（第三版）

[2]田灯旺 云架构下的地铁综合监控系统设计《电子技术与软件工程》2017年第12期

（作者单位：1.郑州地铁集团有限公司运营分公司；2.广东省电信规划设计院有限公司北京分院）