融合建造语义与多阶段特征的轨道交通建造场景自动建模方法
张 恒1, 2, 3
（1. 中国铁路设计集团有限公司, 天津 300308;
2. 城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程研究中心，天津 300308;
3. 轨道交通勘察设计国家地方联合工程实验室，天津 300308）
摘要：针对多层次轨道交通建设中建造场景表达不统一、语义结构薄弱及过程建模能力不足等问题，研究提出一种融合知识图谱驱动、构件组装机制与时序模拟方法的数字孪生建模技术，以实现建造场景的自动生成与全过程表达。首先，构建面向建造语义的知识图谱体系，实现建模要素、结构逻辑与业务规则的统一表达；其次提出“构件–组件–模型”三级装配机制，并结合地形数据与设计参数，实现构件模型的空间自动拼装与动态更新；进一步引入时间序列控制与关节联动机制，模拟施工设备动作与基础设施构件的动态生长过程；最后构建多类型、多阶段场景生成策略，满足从展示、设计到施工全过程的建模需求。实验面向四类轨道交通项目开展三阶段建造场景建模测试。结果显示，系统可在13min内完成505km干线铁路的模型构建，生成模型40万个，总数据量376GB，实现大体量场景的快速建模与结构完整控制；在复杂地形条件下，可根据边坡参数自动生成三维支护模型并与地形融合，提升地貌适应性与设计精度；施工阶段则可实现关键工序控制与设备动作仿真，有效支持施工组织优化与进度推演。研究构建了一个从知识定义、结构生成到过程模拟的数字建造建模范式，具备良好的多类型适应性、跨阶段扩展性与建模效率，有效提升设计品质和施工质量。
关键词：轨道交通；建造场景；知识图谱；数字孪生；建造过程模拟
中图分类号: U215.1; TP39 文献标识码: A DOI: 10.13238/j.issn.1004-2954.202510220003