清华大学学报(自然科学版)

作者：赵雪锋, 张睿, 樊雄涛, 郭飞, 晏文凯

单位：1. 北京工业大学 智能建造与工程管理研究所, 北京 100124,2. 北京市政建设集团有限责任公司, 北京 100089

关键词：混合现实,空推过站,原位,仿真方法,盾构施工

基金：教育部人文社科规划基金项目(23YJA630145),北京市政建设集团有限责任公司技术中心科技创新项目(2023-24)

在地铁隧道建设中, 由于盾构机体积和质量较大, 在狭窄的地下空间进行空推过站时, 极易与隧道主体结构或周边临时设施发生碰撞, 构成重大安全风险。高成本、高风险的实物演练难以重复, 因此传统盾构机空推过站风险管控通常依赖有限的传感器和人工测量的方法, 存在实时感知能力弱、精度不足的问题。而纯虚拟仿真难以精确反映复杂多变的真实施工环境细节。针对盾构机空推过站过程中, 地下空间高度受限、碰撞风险点具有隐蔽性与动态演变性的问题, 该文提出一种基于原位虚实交互的盾构机空推过站仿真方法。首先, 融合盾构机及施工场景多源数据, 构建高保真虚拟模型; 其次, 通过混合现实技术及数据处理算法, 将盾构机虚拟模型高精度配准并同步至真实施工现场, 实现虚拟模型与真实环境的实时耦合模拟及碰撞检测反馈。经北京平谷地铁站盾构机空推过站原位仿真验证, 该方法实现了虚实同步精度为±4.5 mm、核心计算延迟小于6 ms的高性能表现, 并且能实时触发碰撞部件高亮预警, 有效解决了传统方法实时性与精度不足的问题, 显著提高经济效益, 提升了复杂地下空间盾构机空推过站过程碰撞风险的超前识别与预警能力, 为现场人员决策提供即时、可靠的依据。

来源：2026年第5期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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