数字孪生研究进展及在铁路智能运维中的应用
2021-09-15陈华鹏鹿守山雷晓燕伍伟斌
陈华鹏,鹿守山,,雷晓燕,伍伟斌
(1. 华东交通大学土木与建筑工程学院,江西 南昌 330013; 2. 江西省智能交通基础设施工程研究中心,江西 南昌 330013;3. 江西省交通科学研究院,江西 南昌 330200)
截止2020 年底,我国铁路运营总里程14.63 万km(高铁3.8 万km)[1]。 我国已成为世界上铁路基础设施建设规模最大、运营总里程最长的国家,正在由“建设为主”向“建养并重”发展。 与设计及建造阶段相比,铁路基础设施服役时间跨度大,结构性能演变复杂,影响因素较多;因此,建立科学化、智能化的运维技术体系是交通运输工程领域今后研究的重点[2]。
目前运维评估主要依赖人工巡检(包括无损检测),存在检测效率低、主观性大、实时性差等问题,难以满足现有交通运输工程运维面临的严峻挑战。近年来,结构健康监测(structural health monitoring,SHM)技术快速发展,已成为人工检测的必要补充,并有取代的趋势。 SHM 在结构关键位置布设传感器,对环境作用、结构响应及实时变化监测,以提高损伤发现速度及状态感知能力,为结构评估及寿命预测提供科学依据[3]。 但当前SHM 在损伤识别、状态评估以及维护决策优化等方面还存在着问题。
计算机辅助设计(computer aided design,CAD)经历了半个世纪发展,从二维制图向三维(3D)建模发展, 但绘图效率低, 协同性差。 建筑信息模型(building information modeling,BIM)在三维可视化、协同设计、信息管理等方面存在优势,在土建设计、施工阶段应用较多,但运维阶段应用受到限制。 国内BIM 应用常以CAD 翻模为主, 把BIM 当作3D模型展示工具, 没有发挥出BIM 信息集成共享、多方协同合作的技术价值。……
