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截至2023年底，我國鐵路營業(yè)里程達(dá)到15.9萬公里，其中高鐵達(dá)到4.5萬公里，2023年間，投產(chǎn)新線3637公里，其中高鐵2776公里，高鐵工程建設(shè)占比規(guī)模遠(yuǎn)超普速鐵路。面對如火如荼的高鐵建設(shè)形勢，中共中央、國務(wù)院在《交通強國建設(shè)綱要》中提出“推動交通的快速發(fā)展由對規(guī)模和速度追求向更加注重質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變”，后在《質(zhì)量強國建設(shè)綱要》中提出“構(gòu)建數(shù)字化、智能化質(zhì)量管控模式”。高速鐵路的高質(zhì)量建設(shè)對服務(wù)國家重大戰(zhàn)略，加快構(gòu)建現(xiàn)代化鐵路基礎(chǔ)設(shè)施體系具備重大意義。因此，需進一步發(fā)展鐵路工程質(zhì)量數(shù)字化管理模式與方法，支撐高鐵建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
自2013年起，國鐵集團組織研發(fā)鐵路工程管理平臺輔助鐵路工程建設(shè)數(shù)字化管理，針對工程原材料質(zhì)量、過程質(zhì)量、實體質(zhì)量等管理已有部分?jǐn)?shù)字化應(yīng)用系統(tǒng)，但是質(zhì)量相關(guān)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)分散在各個系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中仍存在以下問題：①缺乏全局的高鐵質(zhì)量數(shù)字化管理頂層指導(dǎo)與清晰的數(shù)字化路徑，導(dǎo)致數(shù)字化質(zhì)量管理體系與實際情況不兼容,；②高鐵工程質(zhì)量管理點與管理人員眾多且分散，缺乏面向分布式應(yīng)用情況下的數(shù)據(jù)有效集成與可信提供的方法，導(dǎo)致信息提取效率不足。③缺乏基于工程質(zhì)量知識-業(yè)務(wù)驅(qū)動模型的高鐵質(zhì)量數(shù)字化管理集成工具，導(dǎo)致難以通過數(shù)據(jù)深度分析應(yīng)用輔助決策，制約鐵路工程數(shù)字化應(yīng)用成效。
在省部級科研項目支持下，項目組構(gòu)建了“理論域-方法域-實踐域”三域融合的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理體系與關(guān)鍵技術(shù)，有效提升了鐵路工程質(zhì)量管理水平，創(chuàng)新成果如下：
（1）提出“理論域-方法域-實踐域”三域融合的數(shù)字化高鐵質(zhì)量管理體系。
針對高速鐵路工程質(zhì)量管理在數(shù)字化賦能轉(zhuǎn)型過程中管理理念與管理要素的變化，提出面向軸面協(xié)同的“理論域-方法域-實踐域”三域融合的數(shù)字化高鐵工程質(zhì)量系統(tǒng)管理三維概念模型，揭示了三域深度融合的運行機理，構(gòu)建虛實融合的數(shù)字化高鐵工程質(zhì)量系統(tǒng)體系架構(gòu)；構(gòu)建“因子-要素-體系”三級高鐵工程質(zhì)量管理要素的辨識框架；以辨識框架為基礎(chǔ)，搭建涵蓋4體系、6要素、27因子三個層級的要素體系，提出“技術(shù)賦能＋管理融合”高速鐵路工程質(zhì)量系統(tǒng)管理數(shù)字化提升策略集。

（2）提出基于“模型-數(shù)據(jù)-知識”混合驅(qū)動的高鐵工程數(shù)字化質(zhì)量管理關(guān)鍵技術(shù)。
針對鐵路工程質(zhì)量數(shù)據(jù)分散，點狀應(yīng)用眾多問題，提出高鐵工程質(zhì)量管理多域數(shù)據(jù)組織技術(shù)，建立基于關(guān)鍵要素構(gòu)建高鐵工程質(zhì)量多域分層數(shù)據(jù)本體模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)層級判定的準(zhǔn)確率達(dá)88%；提出了基于雙向長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工程質(zhì)量隱患信息抽取模型與方法，實現(xiàn)各類實體抽取的準(zhǔn)確率、召回率和F1值均達(dá)到0.85以上，建立質(zhì)量問題知識模板和語義信息圖，提出了一種基于本體的工程質(zhì)量隱患信息審查知識模型與方法，實現(xiàn)了質(zhì)量隱患整改單中的質(zhì)量問題信息自動審查；提出一種基于幀間差分機制的視頻關(guān)鍵幀提取方法與融合IPFS的區(qū)塊鏈鏈上驗證與交互方法，該方法的平均事務(wù)吞吐量為120TPS，平均延遲為0.7s。
（3）創(chuàng)新提出任務(wù)驅(qū)動的面向多源異構(gòu)質(zhì)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用
針對鐵路工程場景復(fù)雜，質(zhì)量要求高等特點，構(gòu)建了面向不同管理級別的質(zhì)量管理的綜合指標(biāo)體系，研制了鐵路建設(shè)全過程質(zhì)量管理數(shù)字化分析系統(tǒng)，提取多樣化建設(shè)管理特征，實現(xiàn)模塊動態(tài)裝載，實現(xiàn)質(zhì)量信息集成率提升12倍以上，質(zhì)量問題預(yù)警覆蓋率達(dá)90%以上；提出了混凝土生產(chǎn)過程質(zhì)量報警的關(guān)鍵信息提取方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動的混凝土坍落度預(yù)測技術(shù)，實現(xiàn)混凝土預(yù)警信息提取準(zhǔn)確率達(dá)到70%，與現(xiàn)有的人工和計算機輔助方法相比，時間縮短了三分之二，混凝土坍落度預(yù)測誤差在0左右波動；關(guān)聯(lián)映射工程影像與工程實體，提出基于機器視覺的掌子面區(qū)域自動識別與分類技術(shù)，降低了掌子面識別過程對人工經(jīng)驗的依賴程度，基于支護體系深度圖提出支護識別方法，實現(xiàn)對支護位置、間距、數(shù)量的自動測量與計算，支護間距檢測覆蓋度由10%提升至90%以上。
本成果在川藏鐵路、合新鐵路、雄商鐵路等項目開展應(yīng)用，創(chuàng)造經(jīng)濟效益達(dá)6000余萬元，項目研究成果的運用可以大幅提升了高鐵工程質(zhì)量管理水平，開創(chuàng)鐵路工程質(zhì)量數(shù)字化管理的新模式，引領(lǐng)我國鐵路智能建造的轉(zhuǎn)型升級，有著良好的社會經(jīng)濟生態(tài)效益。
本成果發(fā)表論文20篇（含SCI收錄論文5篇、IEEE收錄論文3篇、中文核心6篇、其他期刊6篇），獲授權(quán)專利7項（含發(fā)明專利6項、外觀專利1項），軟著6項，開展科技查新2項，形成白皮書1本，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3項（含國鐵集團標(biāo)準(zhǔn)1項、團體標(biāo)準(zhǔn)2項），通過總體技術(shù)方案評審1項，完成系統(tǒng)安全評估測試1項。

1.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司鐵道建筑研究所  2.華中科技大學(xué)  3.長安大學(xué)  4.北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司  

1.盧文龍  2.鐘波濤  3.郝蕊  4.范文娜  5.張靜曉  6.朱宏偉  7.楊靜  8.程智博