智能建造技术在铁路施工生产管理中的应用

2017年被誉为全球智能化应用元年，人工智能首次写入全国政府工作 告。智能化不断延伸技术应用广度、拓展技术突破深度、增强技术落地速度。人工智能催动传统 会及商业运行模式发生裂变，激发各行业、各领域智能化场景构建，加深技术与 会、工业及个体的智能化融合。

人工智能时代：阿尔法狗战胜李世石

在工程建设中，我国企业以“工厂化、机械化、标准化、信息化”为支撑，敢于创新、勇于实践，推动铁路工程建设和管理水平取得巨大进步。

铁路工程施工管理现状

机械化施工发展迅猛

桥梁施工广泛应用大型专用设备：

1. 900吨提、运、架设备成为箱梁施工“标配”
2. 桩基施工中旋挖钻普遍应用
3. 设计研发大型浮吊、拖船等水上专用设备
4. 成功研发应用超长大直径钻机

桥梁施工大型专用设备

隧道施工形成机械化成龙配套：

1. 矿山法中凿岩台车、拱架台车、仰拱栈桥、衬砌台车、出运渣设备广泛应用，配套技术成熟
2. TBM及盾构技术也已成功应用于蒙华铁路等隧道施工

大型盾构机

路基施工全面实现机械化，并逐步向智能化发展。

路基连续压实信息系统架构

工厂化施工的1.0版本已经成熟

工程主体结构工厂化制造：

铁路工程“T”梁、箱梁、轨道板、小型构件均全面实现工厂化制造，单个箱梁预制场每年可生产900吨箱梁300余片。

工程主体结构工厂化制造

钢筋工厂化加工：

钢筋工厂化加工、集中配送，将原有的现场施工改变为工厂化制造，作业环境改善，产品

质量和作业效率提高。

标准化管理覆盖施工全过程

临时设施标准化：

施工便道、栈桥、搅拌站、钢筋加工厂、梁场、轨道板场、办公生活区、用水用电等临时

设施标准化设计、建造。

技术标准化：

建立技术交底、作业指导书、施工方案样板，规范了工艺、工法。

工序作业标准化：

钢筋笼加工标准化；承台钢筋加工与存放标准化；墩身作业平台与模板一体化。

墩身作业平台与模板一体化

信息化技术深入施工管理各环节

智能化、数字化施工技术逐步应用：

解放人工、提高工效、保证工程质量、有效提升施工水平。

信息化软件平台在施工中广泛应用：

成本、安全、质量等专业管理平台普遍应用，项目综合管理平台逐步推广，信息化办公将成常态。

BIM技术逐步应用：

京张铁路、郑万铁路应用BIM技术进行深化设计、模拟施工、进度管理等工作，收到良好效果。

智能建造在铁路施工中的探索与实践

大型工装设备

大型工装设备在铁路工程建设中应用，如马蹄形盾构机应用于蒙华铁路白城隧道。

马蹄形盾构机

基于BIM的铁路工程施工

国内BIM技术应用已逐渐深入到项目管理中，相关企业建设了若干个以BIM技术为核心、感知技术为支撑、移动互联为媒介、建设项目为载体的信息化施工管理平台。

1、实现功能

工程量自动算量

工序模拟

进度可视化

三维可视化交底

流程化化质量控制

2、各专业智能化施工管理模块应用

通过预设的程序自动控制施工设备，实现自动化施工自动记录施工数据。

基于BIM的智能制造

国内部分先进企业将BIM技术与自动化技术相结合，推动铁路智能生产技术发展，并在钢结构制造、钢筋加工等方面成功应用。

1、钢结构智能化制造

基于模型输出零件图及装配图，图纸质量和效率大幅提高

基于模型输出数控文件

通过智能套料软件进行排版、切割模拟，最终输出板材汇总表、数控加工程序、下料作业指导书等

2、钢筋智能加工

通过BIM模型可自动生成钢筋下料图，相关参数自动输出到数控设备，实现钢筋自动下料

通过BIM模型可生成钢筋零件图，并通过数控设备实现自动弯圆、焊接、自动传输、端部打磨等工序

无人机实景建模

1、无人机实景建模

利用无人机挂载多镜头倾斜相机，地面站规划航线控制无人机采集影像，通过软件对影像运算处理可生成高精度三维实景模型。

无人机影像采集

2、基于实景模型的施工管理

高精度的实景模型可辅助项目施工调查、工程测量、进度管理、临时设置规划等管理工作，为施工提供强大信息支持，提高生产效率。

智能监测技术

智能监测技术以智能传感、物联 、计算机、无线通讯等技术为基础，对工程结构、设备等相关数据进行实时采集、传输，通过计算分析，实现施工安全智能监测、预警。

1、隧道围岩智能监测

将高精度的激光测距传感器技术和物联 技术相结合，实现自动测量、分析、预警。

2、桥墩沉降自动化测量

通过感知光斑的位置来判断被观测对象的沉降值，精度可达到毫米级

可在线路施工期、运营期各类需要沉降监测的结构物中应用

3、深基坑全天候监测系统

通过在不同位置设置数字传感器采集相关数据，可对围护桩沉降、桩体应力、钢支撑轴力、地下水位、围护结构深部水平位移、周边建筑变形等项目自动化监测。

深基坑全天候检测系统

4、架桥机安全监控

以3GIS+BIM技术为基础基础，通过传感器采集施工数据，根据数据关联关系进行施工状态描述、设备状态预警，并驱动BIM模型实现可视化。

VR/AR等虚拟展示技术

通过VR（虚拟现实技术）、 AR（增强现实 ）、 MR（混合现实）等技术，对构件添加交互方式，可模拟展示施工操作要点、技术实现路径、相关安全作业规程等内容，大大提高施工方案比选沟通效率，更加直观展示方案的科学性和可行性。