本書為智能高速鐵路系列教材之一。全書分為八章,從數(shù)字孿生技術的概述入手,為讀者建立初步的技術認知,并深入探討了鐵路數(shù)字孿生的基礎理論和方法、模型構建技術,系統(tǒng)介紹了鐵路數(shù)字孿生數(shù)據(jù)采集與處理技術,展示了鐵路數(shù)字孿生技術在設計、運行和維護中的應用,展望數(shù)字孿生在智能鐵路中的核心作用及與新興技術的深度融合。
本書可作為高等院校計算機科學與技術專業(yè)鐵路信息技術方向的本科教材,也可作為鐵路相關專業(yè)基礎平臺課教材,還可供信息化專業(yè)的研究生參考使用,以及作為從事鐵路信息技術、鐵路數(shù)字化轉型的專業(yè)技術人員的參考讀物。
本書為智能高鐵系列教材之一,以智能高鐵模數(shù)驅動、軸面協(xié)同為理論,系統(tǒng)性地闡述數(shù)字孿生技術在鐵路智能運維領域的基礎理論、方法、模型構建和應用實踐,為學習者提供全面而深入的指導。目前部分高等教育鐵路院校已有基于數(shù)字孿生技術的鐵路信息技術實驗平臺,供學生實踐、實驗、創(chuàng)新實踐等課程使用,但此課程一直無適用教材,不利于學習者的課前預習和課下復習,不適應在線教學或線上線下混合式學習模式,本書較好的彌補了此類課程的教材空白。本書為鐵路行業(yè)基礎課程教材,全面展示了鐵路數(shù)字孿生技術基礎以及應用案例,有實驗室平臺配合,具有充分的靈活性,實現(xiàn)了教學資源多元化、教學方式信息化,從而更適合當前形勢下教學和學習需求。
張春,女,博士生導師,研究員,1987年畢業(yè)于西南科技大學自動控制專業(yè),1987年至1998年在烏魯木齊鐵路局電子計算中心軟件研發(fā)室工作,先后參與了我國TMIS、DMIS多個鐵路業(yè)務系統(tǒng)建設工作,2002年獲碩士學位,同年調入北京交通大學從事教學與研究工作,主講了鐵路信息系統(tǒng)集成與應用、鐵路智能信息技術處理、高速鐵路信息化、鐵路信息技術導論等多門課程,已出版《鐵路信息技術導論》(參編)、《鐵路信息技術標準》(參編)、《高速鐵路信息化技術》(參編)、《高速動車組智能運維》、《信息處理技術與應用》(主編)等多部教材,主要研究領域為鐵路裝備智能制造,智能運維技術,鐵路大數(shù)據(jù),人工智能核心技術的研究與應用,高鐵健康狀態(tài)監(jiān)測和故障預測理論、技術、標準和相關應用系統(tǒng)研究與開發(fā)等方面,先后獲得省部級科學技術獎5項,發(fā)表相關論文50余篇。李平,女,博士,中國鐵道科學研究院集團有限公司首席研究員。主要研究領域為智能鐵路、鐵路大數(shù)據(jù)應用等,榮獲國際鐵道聯(lián)盟數(shù)字化獎、省部級科學技術獎10余項,出版著作和論文100余篇。
第一章數(shù)字孿生技術概述第一節(jié)中國高速鐵路發(fā)展成就第二節(jié)數(shù)字孿生技術研究與應用現(xiàn)狀第三節(jié)數(shù)字孿生技術在鐵路領域的應用復習思考題第二章鐵路數(shù)字孿生基礎理論和方法第一節(jié)數(shù)字孿生在智能高速鐵路技術體系中的定位第二節(jié)面向鐵路數(shù)字孿生的“模數(shù)驅動、軸面協(xié)同”理論第三節(jié)鐵路數(shù)字孿生概念模型與參考架構第四節(jié)鐵路數(shù)字孿生基本要素第五節(jié)鐵路數(shù)字孿生技術標準體系第六節(jié)鐵路數(shù)字孿生技術體系第七節(jié)鐵路數(shù)字孿生成熟度模型復習思考題第三章鐵路數(shù)字孿生表征模型構建技術第一節(jié)表征模型構建方法總述第二節(jié)地理地質表征模型構建技術第三節(jié)站前工程表征模型構建技術第四節(jié)站房工程表征模型構建技術第五節(jié)四電工程表征模型構建技術復習思考題第四章鐵路數(shù)字孿生機理模型構建技術第一節(jié)機理模型構建技術總述第二節(jié)“由虛到實”:基于本構關系的機理模型構建技術第三節(jié)“由實到虛”:基于有限元的機理模型構建技術第四節(jié)“虛實互擬”:基于數(shù)據(jù)驅動的機理模型構建技術第五節(jié)“實預虛”:鐵路故障預測與健康管理系統(tǒng)案例復習思考題第五章鐵路數(shù)字孿生數(shù)據(jù)采集與處理技術第一節(jié)數(shù)據(jù)體系與數(shù)據(jù)采集技術第二節(jié)數(shù)據(jù)治理與組織技術第三節(jié)數(shù)據(jù)存儲與處理技術第四節(jié)數(shù)據(jù)交互與安全保障技術復習思考題第六章鐵路數(shù)字孿生技術應用第一節(jié)鐵路數(shù)字孿生應用系統(tǒng)第二節(jié)鐵路數(shù)字孿生構建工具第三節(jié)鐵路數(shù)字孿生實驗操作復習思考題第七章鐵路數(shù)字孿生工程案例第一節(jié)雙主跨超千米公鐵大橋工程案例第二節(jié)封閉空間與開放空間建模工程案例第三節(jié)清河站BIM應用管理平臺工程案例復習思考題第八章鐵路數(shù)字孿生技術發(fā)展展望第一節(jié)鐵路數(shù)字孿生技術展望第二節(jié)鐵路數(shù)字孿生未來發(fā)展復習思考題參考文獻