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        “智能高鐵”發(fā)展背景下高鐵智能建造發(fā)展研究

        2019-11-13 08:40:13王燕
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2019年17期

        王燕

        摘 ? 要:在智能高鐵的時代背景下,高鐵建造邁入了智能化時代,高鐵智能建造方興未艾。就高鐵智能建造的概念、目標、特征、內(nèi)涵進行了定義。高鐵智能建造充分融合新一代信息技術(shù)與先進工程建設(shè)技術(shù),致力于實現(xiàn)高鐵建造全業(yè)務(wù)流程、全生命周期的整體智能化,推進高鐵建設(shè)的智慧、高效、綠色、協(xié)同發(fā)展,實現(xiàn)項目全過程精益管理。并對高鐵智能建造的總體框架及工程設(shè)計及仿真、數(shù)字化工廠、精密測控、自動化安裝、動態(tài)監(jiān)測、信息化管理六大應(yīng)用場景組成進行了研究。

        關(guān)鍵詞:智能高鐵 ?高鐵智能建造 ?總體框架

        中圖分類號:TU98 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1674-098X(2019)06(b)-0254-02

        經(jīng)過10年的高速發(fā)展,高鐵總體技術(shù)水平進入世界先進行列,部分技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平。中國高速鐵路的快速發(fā)展離不開鐵路信息化、智能化建設(shè)的持續(xù)推進[1]。2017年,隨著智能京張、智能京雄等高鐵建設(shè)工程的開工,智能高鐵拉開了序幕。

        智能高鐵離不開智能建造,在智能高鐵的時代背景下,我國高鐵更需要依靠不斷創(chuàng)新去走上國際發(fā)展的高地,從而助推中國的高鐵技術(shù)走向世界。

        1 ?國內(nèi)外智能高鐵發(fā)展

        歐美及日本等發(fā)達國家從數(shù)字化、智能化角度出發(fā),對智能高鐵進行了較為深入的研究,形成了一些典型的智能鐵路系統(tǒng)。如日本的CyberRail,美國的SmarterRailroad等[2]。

        20世紀90年代,我國學(xué)者提出了鐵路智能交通系統(tǒng)的概念。鐵路智能運輸系統(tǒng)[3]綜合集成了信息處理技術(shù)、控制與系統(tǒng)技術(shù)等,在降低成本的同時提高經(jīng)營管理水平與服務(wù)質(zhì)量。

        隨著新興技術(shù)的發(fā)展,通過大數(shù)據(jù)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展提升高鐵智能化發(fā)展水平已成為全球鐵路未來發(fā)展方向。

        歐洲、德國、日本等國家或地區(qū)已提出了一系列戰(zhàn)略規(guī)劃,積極探索鐵路技術(shù)發(fā)展趨勢,并在不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域進行布局,其中典型代表有歐盟 Shift2Rail、德國鐵路4.0、瑞士SmartRail 4.0等[4]。

        我國自2017年進入了高鐵智能化階段[1],學(xué)者們深入研究了智能高鐵的發(fā)展戰(zhàn)略、體系及關(guān)鍵技術(shù)等。中國智能高鐵總體構(gòu)成為“一核三翼”,“一核”即智能高鐵大腦平臺,“三翼”為智能建造、智能裝備、智能運營[5]。

        2 ?智能建造的概念及內(nèi)涵

        2.1 高鐵智能建造概念

        高鐵智能建造融合BIM+GIS、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進的新一代信息技術(shù)與先進工程建造技術(shù),是一種新型生產(chǎn)模式。其利用自動感知智能診斷、協(xié)同互動、主動學(xué)習(xí)和智能決策等實現(xiàn)工程設(shè)計及仿真、數(shù)字化工廠、精密測控、自動化安裝、動態(tài)監(jiān)測、信息化管理,從而構(gòu)建構(gòu)建高鐵建設(shè)全過程全壽命可追溯的閉環(huán)體系,實現(xiàn)高鐵建造的智能化[1]。

        2.2 智能建造特征

        (1)工業(yè)化生產(chǎn)。

        通過單機智能化以及單機裝備的互聯(lián)而形成的智能生產(chǎn)線、智能預(yù)制場、智能工地進行工業(yè)化生產(chǎn)。

        (2)智能化應(yīng)用。

        依托傳感器、工業(yè)軟件、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、新型人機交互方式,實現(xiàn)機械化與智能化有機結(jié)合。

        (3)BIM信息化管理。

        應(yīng)用基于BIM+智能網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺實現(xiàn)系統(tǒng)集成,實現(xiàn)項目管理流程再造、智能管控、組織優(yōu)化,實現(xiàn)人、設(shè)備、對象的互聯(lián)。

        (4)綠色建造。

        注重技術(shù)集成與優(yōu)化,突出鐵路工程與生態(tài)、環(huán)境和諧的理念,將環(huán)保意識貫穿到設(shè)計、施工的全過程。

        3 ?高鐵智能建造體系框架

        3.1 總體架構(gòu)

        高鐵智能建造是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,從整體上看,由智能感知層、智能網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)傳輸層、應(yīng)用支撐層及智能應(yīng)用層組成,總體架構(gòu)如圖1所示。

        (1)智能感知層。智能感知層的作用是識別物體,采集信息。依托物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、攝像頭等實現(xiàn)對項目建設(shè)過程的實時監(jiān)控、智能感知、數(shù)據(jù)采集。

        (2)智能網(wǎng)絡(luò)層。智能網(wǎng)絡(luò)層的作用是將感知層采集到的信息,通過各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行整合,以供進一步的分析及利用。

        (3)數(shù)據(jù)層中存儲著大量的數(shù)據(jù)信息資源,借助數(shù)據(jù)庫、云存儲等智能存儲手段,實現(xiàn)信息資源的有效存儲和共享。

        (4)應(yīng)用支撐層包括數(shù)據(jù)挖掘、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、超算等數(shù)據(jù)處理技術(shù)及設(shè)備,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用融合。

        (5)智能應(yīng)用層圍繞高鐵建造的各利益相關(guān)方,與高鐵建設(shè)的全生命周期相融合,以實現(xiàn)智能化應(yīng)用。

        3.2 應(yīng)用場景

        高鐵智能建造涵蓋六大應(yīng)用場景,包括工程設(shè)計及仿真、數(shù)字化工廠、精密測控、自動化安裝、動態(tài)監(jiān)測、信息化管理。

        (1)工程設(shè)計及仿真。

        通過高質(zhì)量的BIM模型將著整個建設(shè)項目所包含的數(shù)據(jù),通過VR、AR等手段取得可視化體驗效果,從源頭深化設(shè)計方案。

        (2)數(shù)字化工廠。

        利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)加強信息管理服務(wù),提高生產(chǎn)過程可控性、減少生產(chǎn)線人工干預(yù),以及合理計劃排程。

        (3)精密測控。

        精密測控是指在勘查設(shè)計、施工、竣工及運用階段應(yīng)用BIM、三維可視化技術(shù)及云平臺等,通過自動化監(jiān)控量測,實時掌握施工過程中的數(shù)據(jù),確保施工安全。

        (4)自動化安裝。

        自動化安裝是指充分利用智能化裝配機器人,研發(fā)和應(yīng)用預(yù)制裝配式施工現(xiàn)場生產(chǎn)系統(tǒng),由機器人精準安裝并實現(xiàn)智能檢測。

        (5)動態(tài)監(jiān)測。

        在生產(chǎn)過程中采用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化施工技術(shù),實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)監(jiān)測;在施工過程中利用智能遠程施工數(shù)據(jù)自動采集技術(shù)及現(xiàn)場施工智能糾偏技術(shù)幫助提高施工質(zhì)量。

        (6)信息化管理。

        信息化管理是應(yīng)用信息化手段對施工進程和質(zhì)量的實時化、精細化、智能化協(xié)同化管理。

        4 ?結(jié)語

        經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,我國高鐵已取得了舉世矚目的成就。如今在“智能高鐵”的背景下,在新興技術(shù)快速發(fā)展的推動下,我國高鐵建設(shè)邁入了智能建造的新發(fā)展階段。高鐵智能建造是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要一個有效的體系。依托高鐵智能建造,將提高建設(shè)各方交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度,讓建設(shè)過程有更深入的智能化,從而將助推中國高鐵不斷創(chuàng)新發(fā)展。

        參考文獻

        [1] 王同軍.中國智能高鐵發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].中國鐵路, 2019(1):9-11.

        [2] 王同軍.智能鐵路總體架構(gòu)與發(fā)展展望[J].鐵路計算機應(yīng)用,2018,27(7):1-8.

        [3] 賈利民,秦勇,張媛.數(shù)字鐵路、智能鐵路與鐵路智能運輸系統(tǒng)[J].中國鐵路,2012(3):16-20.

        [4] 史天運.中國高速鐵路信息化現(xiàn)狀及智能化發(fā)展[J].科技導(dǎo)報,2019,37(6):53-59.

        [5] 何華武,朱亮,李平,等.智能高鐵體系框架研究[J].中國鐵路,2019(3):1-8.

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