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原文传递铁路工程建设安全质量数字化管理关键技术研究

论文题名：	铁路工程建设安全质量数字化管理关键技术研究
关键词：	铁路建设工程;质量安全;数字化管理;标准体系
摘要：	当前云大物智移等信息技术快速发展，中国铁路建设也向智能化方向不断迈进，铁路工程的高质量、低风险建设是保障铁路运营安全的重要基础。本文围绕铁路工程安全与质量数字化管理开展相关研究，通过快速感知和反馈铁路工程内外部涉及工程质量安全的影响因素变化情况，完善铁路工程质量安全数字化管理链条，满足参建单位的管理需求，对全面提升铁路建设工程质量、降低施工风险、整体提升管理水平具有重大意义。论文的主要内容如下：　　（1）针对铁路工程质量安全开展数字化管理的迫切需求，梳理铁路工程建设数字化发展历程与重大工程实践，提出铁路工程建设质量数字化管理的概念、内涵及特征，深入分析铁路工程建设安全质量管理的主要问题并提出关键技术，为后续研究奠定参考基础。　　（2）针对铁路工程质量安全数字化采集与管理手段各异等问题，分析了工程建设领域标准体系构建的基本理论和方法，结合我国铁路工程建设行业标准体系研究现状和智能高速铁路标准体系框架，提出智能建造标准体系，明确标准体系各部分制定内容和方向，重点研究并制定了 2 项铁路工程建设安全数字化管理标准和 3 项质量数字化管理标准，建立了统一标准体系规范工程建造质量安全建设施工行为。　　（3）针对铁路工程质量及安全各系统数据难以统一组织等问题，提出基于关键要素的本体构建流程并构建了本体模型，形成安全及质量数据动态分层存储方案，设计数据分层存储算法并开展算法测试与结果分析，提取要素关键信息并构建要素间关联关系，提出了场景驱动的数据主题域智能构建方法，构建了面向典型场景的知识图谱，为实现工程安全及质量数据组织提供技术支持。　　（4）针对铁路工程质量安全风险预测难等问题，开展关键场景数据分析挖掘应用，研究了面向环境安全和工程本体安全的数字化管理关键技术，建立了基于Transformer-Encoder 算法的短临精细化气象灾害预测模型，基于 XGBoost 算法的隧道围岩判识模型，以及基于热－力耦合理论的基坑热效应仿真分析模型，支撑铁路工程安全质量精细化管理。　　（5）针对铁路工程质量安全缺乏统一数字化管理手段等问题，提出了系统的总体架构、数据架构、功能架构，围绕综合统计、安全数字化管理和质量数字化管理等方面开展原型系统设计与研发，结合实际工程，提出软硬件配置与部署方案，并进行系统功能综合应用验证，为其他工程应用提供参考借鉴。　　（6）针对铁路工程质量安全数字化管理模式尚不完善的问题，明晰数字化管理运行目标，构建“四维并进”的数字化铁路工程安全质量管理系统运行机制，提出“点－线－面”的数字化管理实施策略，建立数字化管理组织保障、技术保障、人才保障，促进铁路工程建设向数据驱动性创新体系和发展模式转变。
作者：	王万齐
专业：	交通信息工程与控制
导师：	戴贤春
授予学位：	博士
授予学位单位：	中国铁道科学研究院
学位年度：	2023