科创中国

行业领域

电子信息技术

需求背景

高速飞车采用超导磁悬浮技术消除运行摩擦阻力，利用内部接近真空的管道线路来减少空气阻力，从而实现 1000 千米/小时以上的“近地飞行”，使交通运输更快速、更便捷和更舒适。由于高速飞车系统复杂，增加了故障、性能退化以及功能失效发生的几率，因此针对高速飞车系统运行的可靠性问题，利用故障预测和健康管理技术实现辅助高速飞车关键设备全生命周期管理。数字孪生作为更高一级的系统保障和健康管理技术，从研究高速飞车系统健康管理技术入手，建立飞车健康管理数字孪生平台的框架结构，包括数据集成层、建模计算层、系统功能层和可视化层，实现高速飞车的建模仿真验证评估，为高速飞车健康管理奠定基础。

需解决的主要技术难题

利用高保真建模和仿真技术以及状态深度感知和自感知技术构建高速飞车系统的孪生体，实现高速飞车关键设备建模仿真验证评估及关键设备全生命周期数据（包括仿真数据和实时数据）的存储、处理和集成，并通过数据挖掘获取数据间的隐含关联关系和潜在价值信息，从而加深对系统机理和数据特性的理解和认识，实现数字孪生体的超现实属性，持续提高关键设备使用寿命预测成功率，从而提高高速飞车健康管理水平。主要的功能要求如下：（1）构建高速飞车健康管理数字孪生体软硬件平台架构；（2）明确高速飞车关键设备状态监测、故障诊断、故障预测和健康评估孪生体设计方法。 

期望实现的主要技术目标

（1）高速飞车健康管理数字孪生体架构 1 套，并具备良好的可扩展性，满足未来系统的扩展并可集成自研算法；（2）具备状态监测算法模型>2 个，故障诊断算法模型>3 个，故障预测算法模型>2 个，健康评估模型>2 个，关键部件故障诊断准确度>90%，关键部件故障预测准确度>80%。 

需求解析

解析单位：“科创中国”中关村产业技术联盟专业科技服务团（中关村产业技术联盟联合会） 解析时间：2023-11-27

刘金营

中国电子科技集团公司第十二研究所

高级工程师

综合评价

数字孪生一词起源于美国国防部对飞行器机体数字孪生的研究，目前已经成为全球制造业的前沿热点领域。开展面向高速飞车健康管理的数字孪生关键技术，包括多尺度建模、多物理特性建模等，是对未来高速飞车概念发展的领先探索，将是未来技术发展的一个关键趋势。

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