王森榮

（浙江天鐵實(shí)業(yè)股份有限公司, 浙江 臺(tái)州 317200）

0 引言

智能化是鐵路發(fā)展的必然方向、是鐵路現(xiàn)代化的標(biāo)志, 隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及BIM技術(shù)的發(fā)展[1］, 鐵路建造和運(yùn)維過(guò)程融入數(shù)字化、信息化和智能化技術(shù), 可極大提升項(xiàng)目質(zhì)量、效率和管理水平。推進(jìn)設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)的平臺(tái)軟件、智能裝備、數(shù)據(jù)智能分析是當(dāng)前我國(guó)鐵路智能化發(fā)展的主要工作。

黨的十九大報(bào)告提出“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略, 給鐵路行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)指明了方向, 我國(guó)鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃中已提出“大力促進(jìn)數(shù)字化、信息化、智能化鐵路建設(shè)”[2］。在政策和需求的引領(lǐng)下, 開(kāi)展鐵路全生命周期數(shù)智化技術(shù)應(yīng)用, 將極大提升我國(guó)鐵路建設(shè)和運(yùn)維的現(xiàn)代化管理水平, 進(jìn)一步保障鐵路的安全運(yùn)營(yíng)。

軌道結(jié)構(gòu)直接設(shè)置在路基、橋梁和隧道等下部基礎(chǔ)上, 下部基礎(chǔ)的變形直接影響軌道平順性和穩(wěn)定性, 軌道工程建造質(zhì)量和精度直接影響高速動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)的安全性、舒適性。軌道傳統(tǒng)建設(shè)模式是設(shè)計(jì)以施工圖紙為主進(jìn)行成果交付, 施工單位按圖施工。目前設(shè)計(jì)工作已逐漸向數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)變, 依托數(shù)字化（BIM）設(shè)計(jì)成果, 實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化和智能化產(chǎn)品制造和施工, 但智能建造仍處于起步階段[3］。為了保證高平順和高穩(wěn)定的建造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)質(zhì)量, 鐵路軌道工程構(gòu)建數(shù)智化技術(shù)是行業(yè)發(fā)展趨勢(shì), 有利于推動(dòng)我國(guó)鐵路現(xiàn)代化水平的提高。

1 鐵路軌道工程數(shù)智化建造實(shí)現(xiàn)方式

軌道工程數(shù)智化建造路線可按數(shù)字化、信息化、智能化分階段實(shí)施推進(jìn)（見(jiàn)圖1）, 最終實(shí)現(xiàn)鐵路智慧化運(yùn)營(yíng)[4-5］。

圖1 鐵路軌道工程數(shù)智化建造實(shí)現(xiàn)方式

1.1 數(shù)字化

數(shù)字化是開(kāi)展工廠制造、現(xiàn)場(chǎng)施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等信息化、智能化的基礎(chǔ), 軌道工程首先需實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的數(shù)字化, 通過(guò)數(shù)字化提升工作效率和質(zhì)量。

（1）設(shè)計(jì)數(shù)字化。設(shè)計(jì)數(shù)字化是基礎(chǔ), 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、協(xié)同和可視化的智能設(shè)計(jì)是工廠制造、施工鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)數(shù)字化的基礎(chǔ)。軌道設(shè)計(jì)首先需實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的數(shù)字化, 實(shí)現(xiàn)將設(shè)計(jì)成果由傳統(tǒng)施工圖表達(dá)轉(zhuǎn)化為數(shù)字成果表達(dá)。

基于線路平縱斷面、路隧橋結(jié)構(gòu)布置、軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)等, 對(duì)直線段、圓曲線、緩和曲線、豎曲線等不同地段的軌道結(jié)構(gòu), 對(duì)鋼軌、扣件、軌道板、底座等進(jìn)行計(jì)算分析, 在統(tǒng)一編碼體系下, 建立軌道數(shù)字設(shè)計(jì)模型, 形成數(shù)字化設(shè)計(jì)（如BIM）成果。并可進(jìn)行工程建設(shè)精準(zhǔn)工程量計(jì)算與實(shí)物成本計(jì)量。

實(shí)現(xiàn)軌道工程（包括鋼軌、扣件、軌道板、底座等）的類型、尺寸、坐標(biāo)等數(shù)字化設(shè)計(jì), 形成數(shù)字化設(shè)計(jì)文件。數(shù)據(jù)文件直接指導(dǎo)全站儀、軌檢小車等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工, 軌道板等工廠化制造, 以及軌道板、底座和鋼軌鋪設(shè)。

（2）軌道部件產(chǎn)品制造數(shù)字化。軌道部件產(chǎn)品（如軌道板）的制造數(shù)字化包括模板測(cè)量檢測(cè)、鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力張拉、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)、軌道板成品驗(yàn)收及生產(chǎn)過(guò)程管控等數(shù)字化, 制造裝備和儀器數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造數(shù)字化的關(guān)鍵。軌道板及模具測(cè)量檢測(cè)主要采用數(shù)字化的全站儀及激光掃描裝備, 鋼筋張拉和混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)需采用數(shù)字化裝備和管控手段。

（3）軌道施工鋪設(shè)和裝備數(shù)字化。軌道施工鋪設(shè)需實(shí)現(xiàn)機(jī)械化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變, 施工裝備的數(shù)字化是軌道建造過(guò)程信息化和智能化的基礎(chǔ)。軌道施工測(cè)量和精調(diào)以采用全站儀和軌檢小車為主, 其均為數(shù)字化裝備, 在混凝土施工澆筑、軌道板精調(diào)、扣件安裝等過(guò)程還需加強(qiáng)裝備和管控的數(shù)字化。

（4）軌道運(yùn)維裝備和過(guò)程管理數(shù)字化。軌道運(yùn)維需全面實(shí)現(xiàn)定期檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)字化、人工巡檢和視頻照片等數(shù)字化管理, 以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)裝備數(shù)字化和軌道狀態(tài)數(shù)字化管理, 為實(shí)現(xiàn)軌道運(yùn)維的信息化和智能化奠定基礎(chǔ)。

1.2 信息化

信息化主要是在數(shù)字化基礎(chǔ)上, 依托平臺(tái)開(kāi)展信息交互、實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)、信息協(xié)同, 提升進(jìn)度控制、質(zhì)量控制和成本控制。根據(jù)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)單位的不同需求, 圍繞建設(shè)進(jìn)度、精度、質(zhì)量、成本、安全等不同目標(biāo), 可建立各等級(jí)的信息管控平臺(tái)[6］。

（1）中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱國(guó)鐵集團(tuán)）鐵路工程管理平臺(tái)中的軌道板精調(diào)測(cè)量管理系統(tǒng)等子系統(tǒng), 作為信息化總平臺(tái)（一級(jí)平臺(tái)）, 針對(duì)重要和關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息管控, 對(duì)各下級(jí)平臺(tái)實(shí)時(shí)交互的重點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總體管控。

（2）建設(shè)單位建立軌道建造全過(guò)程信息化平臺(tái)（二級(jí)平臺(tái)）, 主要對(duì)設(shè)計(jì)、制造、施工等建造全過(guò)程進(jìn)行軌道工程進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等分析和管控, 并與一級(jí)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交互。

（3）施工單位建立施工信息化平臺(tái)（三級(jí)平臺(tái)）, 圍繞進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等施工核心建立精細(xì)化全面的管控平臺(tái), 實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建和軌道建造的內(nèi)部管控。

（4）制造單位建立產(chǎn)品制造管控平臺(tái)（四級(jí)平臺(tái)）, 針對(duì)產(chǎn)品原材料、檢測(cè)檢驗(yàn)、各工序生產(chǎn)等建立精細(xì)化管理平臺(tái), 全面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造全過(guò)程管控, 實(shí)現(xiàn)制造單位的內(nèi)部管控。

（5）運(yùn)營(yíng)維護(hù)單位建立軌道運(yùn)維管控平臺(tái), 作為軌道全生命周期運(yùn)營(yíng)維護(hù)平臺(tái), 主要面向鐵路運(yùn)維部門(mén)實(shí)現(xiàn)軌道運(yùn)維信息化和智能化管控, 建造全過(guò)程信息化平臺(tái)作為基礎(chǔ), 形成鐵路全生命周期的運(yùn)維管理平臺(tái), 實(shí)現(xiàn)運(yùn)維部門(mén)的內(nèi)部管控, 并與一級(jí)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。

1.3 智能化

智能化是在數(shù)字化和信息化基礎(chǔ)上引入智能感知、智能傳輸、智能分析等技術(shù), 實(shí)現(xiàn)軌道工程建造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的自感知、自決策、自管控。軌道智能化目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方式如下[7］：

（1）智能設(shè)計(jì)。軌道智能設(shè)計(jì)關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化和協(xié)同化設(shè)計(jì), 設(shè)計(jì)方案能根據(jù)各專業(yè)接口變化、工程實(shí)施偏差和實(shí)際條件變化, 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案和成果文件的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)（如根據(jù)實(shí)測(cè)線路基礎(chǔ)面高程、線下基礎(chǔ)分界里程、長(zhǎng)度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù), 動(dòng)態(tài)調(diào)整軌道鋪設(shè)精調(diào)數(shù)據(jù), 消除前序過(guò)程的施工偏差, 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)）。并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行智能計(jì)算分析、碰撞檢查和復(fù)核、圖紙生成、工程量計(jì)算和概算分析。

軌道工程智能設(shè)計(jì)需與路基、橋梁、隧道、線路站場(chǎng)、通信信號(hào)等各專業(yè)開(kāi)展協(xié)同設(shè)計(jì), 確保接口數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新準(zhǔn)確, 通過(guò)軌道建造信息智能平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各專業(yè)、各階段的信息共享和協(xié)同。設(shè)計(jì)成果以數(shù)字化、可視化等方式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)與智能建造平臺(tái)進(jìn)行交互, 滿足制造和施工需求。

（2）智能制造和施工。建立智能建造平臺(tái), 研發(fā)系列智能機(jī)械化裝備, 利用智能感知、智能傳輸、智能分析等技術(shù), 實(shí)現(xiàn)軌道預(yù)制構(gòu)件工廠化的智能制造、軌道施工鋪設(shè)的智能化, 以及質(zhì)量、精度、進(jìn)度、安全等數(shù)智化管控。

（3）智能運(yùn)營(yíng)維護(hù)[8］。建立軌道智能運(yùn)維平臺(tái), 實(shí)現(xiàn)軌道工程運(yùn)營(yíng)期信息實(shí)時(shí)傳輸交互、大數(shù)據(jù)分析、診斷評(píng)估、預(yù)警預(yù)報(bào)等功能, 主要包括專項(xiàng)檢測(cè)車、沉降評(píng)估、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)分析, 實(shí)現(xiàn)定期檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的智能運(yùn)維。

（4）建立智能分析決策系統(tǒng)。建立軌道設(shè)計(jì)、制造、施工和運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)庫(kù), 建立結(jié)構(gòu)精度、材料特性、質(zhì)量控制、軌道狀態(tài)等評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù), 建立預(yù)警預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù), 建立各類軌道病害及整治預(yù)案等, 在智能建造和運(yùn)維平臺(tái)建立自分析、自診斷、自決策智能決策系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)智能分析、預(yù)警預(yù)報(bào)和輔助決策。

2 軌道工程BIM設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)具有數(shù)字化、可視化、多維化、協(xié)同性、模擬性等特點(diǎn), 貫穿鐵路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等全生命周期, 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì), 多階段無(wú)縫銜接, 最大化實(shí)現(xiàn)信息交互和共享, 減少建造過(guò)程變更設(shè)計(jì), 節(jié)約資源, 改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)建造方式。

鐵路軌道主要由鋼軌、扣件、有砟道床或無(wú)砟道床、道岔等組成, 創(chuàng)建集構(gòu)件三維模型與信息屬性的信息模型, 形成軌道構(gòu)件庫(kù)。創(chuàng)建軌道工程數(shù)字模型, 通過(guò)構(gòu)件庫(kù)和數(shù)字模型, 設(shè)置構(gòu)件與數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系, 實(shí)現(xiàn)鐵路全線軌道三維數(shù)字信息模型, 數(shù)字信息模型與三維數(shù)字模型相輔相成, 構(gòu)成軌道信息模型（BIM模型, 見(jiàn)圖2）。

圖2 軌道BIM設(shè)計(jì)

鐵路軌道BIM設(shè)計(jì)解決方案主要由兩部分組成, 即創(chuàng)建軌道構(gòu)件參數(shù)化模型和以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式沿線路定位組裝構(gòu)件模型。

（1）依據(jù)《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》, 對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類與編碼。針對(duì)道床板、底座等尺寸隨線型、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變化的零構(gòu)件, 附加類型參數(shù)屬性形成參數(shù)化模型, 通過(guò)修改長(zhǎng)度、寬度、高度、超高角度等參數(shù), 形成同一構(gòu)件在路基、橋梁、隧道不同線下基礎(chǔ)和直線、曲線不同線型段布置的族模型。

（2）依托《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)》和軌道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)軌道結(jié)構(gòu)在平面圓曲線、緩和曲線、直線地段, 縱斷面曲線、直線地段及不同路基、橋梁、隧道基礎(chǔ)的工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、專業(yè)設(shè)計(jì)和協(xié)同設(shè)計(jì), 形成軌道BIM數(shù)字模型, 同時(shí)結(jié)合參數(shù)化族模型, 實(shí)現(xiàn)構(gòu)件模型沿線路特性的實(shí)例化設(shè)置, 實(shí)現(xiàn)BIM正向設(shè)計(jì)。

依據(jù)BIM模型生成軌道BIM數(shù)字模型, 包含鋼軌、軌枕、軌道板與底座等幾何數(shù)據(jù)絕對(duì)坐標(biāo)值與相對(duì)坐標(biāo)值、方位角、超高、坡度、配板等。軌道數(shù)字模型作為BIM設(shè)計(jì)的成果之一, 為BIM模型創(chuàng)建、軌道結(jié)構(gòu)制造與施工現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 軌道板制造信息化和智能化

3.1 總體技術(shù)方案

軌道板制造采用流水線作業(yè), 集成自動(dòng)化控制、信息化傳輸、機(jī)械化作業(yè)于一體, 實(shí)現(xiàn)各制造工序的連續(xù)、可控。以軌道板內(nèi)埋入的RFID電子標(biāo)簽為媒介, 貫通軌道板制造全過(guò)程信息, 改變信息碎片式管理模式, 實(shí)現(xiàn)快速追溯過(guò)程信息, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息化管控。實(shí)現(xiàn)軌道板混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力張拉等智能控制, 以及管控?cái)?shù)據(jù)的自動(dòng)采集和自動(dòng)分析, 促進(jìn)工廠對(duì)智能設(shè)備和工藝的改進(jìn)。對(duì)每塊軌道板自動(dòng)生成檢驗(yàn)批、制造技術(shù)證明書(shū), 改變手動(dòng)記錄模式, 提升制板效率及軌道板精度。軌道板制造檢測(cè)和驗(yàn)收、自動(dòng)張拉、養(yǎng)護(hù)等數(shù)據(jù), 實(shí)現(xiàn)信息共享及信息查詢、歸檔、統(tǒng)計(jì)和分析等。建立軌道板信息智能化平臺(tái), 針對(duì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自分析、自診斷、自評(píng)估。

3.2 軌道板制造智能管控平臺(tái)

在軌道板制造過(guò)程中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 軌道板內(nèi)植入RFID芯片, 建立軌道板全過(guò)程生產(chǎn)智能管控平臺(tái)[9-10］（見(jiàn)圖3）, 對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中鋼筋制作安裝、模板質(zhì)量檢驗(yàn)、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉、拌合站管理、混凝土養(yǎng)護(hù)、軌道板驗(yàn)收等全過(guò)程進(jìn)行管理和追蹤。

圖3 軌道板制造智能管控平臺(tái)架構(gòu)

智能管控平臺(tái)根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程上傳信息, 實(shí)現(xiàn)智能分析和處理, 以及生產(chǎn)計(jì)劃管理、原材料管理、工序流程管控、智能預(yù)警等功能。平臺(tái)可動(dòng)態(tài)對(duì)各生產(chǎn)要素（包括鋼筋、模具、設(shè)備和人員信息等）進(jìn)行管理控制。

生產(chǎn)線主要功能設(shè)備由動(dòng)力電源與機(jī)械、計(jì)算機(jī)控制與電器、電液伺服工作系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)系統(tǒng)等組成。智能管控平臺(tái)與軌道板生產(chǎn)流水線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通, 自主控制模型清理、預(yù)埋件安裝、鋼筋綁扎安裝、張拉桿安裝、預(yù)應(yīng)力筋張拉、模具平面度檢測(cè)、鋼筋網(wǎng)絕緣檢測(cè)、混凝土澆筑、振動(dòng)成型與壓花、蒸汽養(yǎng)護(hù)、放張預(yù)應(yīng)力、脫模等主要工序。

3.3 軌道板制造主要流程技術(shù)管控

軌道板制造全過(guò)程工藝流程信息化管控主要包括：計(jì)劃與進(jìn)度、模板精度、混凝土拌合攪拌、鋼筋綁扎、鋼筋入模、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉、混凝土澆筑、軌道板養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力放張與脫模、封錨與水養(yǎng)、緩存與濕養(yǎng)、成品檢試驗(yàn)等。通過(guò)在軌道板智能管控平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄、實(shí)時(shí)共享和交互傳輸, 達(dá)到制作過(guò)程的監(jiān)控管理。

軌道板預(yù)應(yīng)力鋼筋采用智能同步放張技術(shù), 混凝土澆筑采用自動(dòng)布料振搗技術(shù), 軌道板靜置、升溫、恒溫、降溫的養(yǎng)護(hù)采用自動(dòng)溫控系統(tǒng)控制等主要核心工序, 其均通過(guò)軌道板智能管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能管控。

4 軌道鋪設(shè)信息化和智能化

4.1 總體技術(shù)方案

軌道鋪設(shè)信息化和智能化首先是構(gòu)建軌道建造全過(guò)程的信息智能管控平臺(tái), 以數(shù)字化（BIM）設(shè)計(jì)成果和施工過(guò)程數(shù)據(jù)為核心, 利用數(shù)字化設(shè)計(jì)成果將軌道板工廠制造、安裝鋪設(shè)、鋼軌精調(diào)等過(guò)程與信息管控平臺(tái)進(jìn)行互聯(lián)互通, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息實(shí)時(shí)交互, 對(duì)軌道施工全過(guò)程進(jìn)行智能管控, 實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的監(jiān)控管理, 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道精度、質(zhì)量和進(jìn)度的智能管控（見(jiàn)圖4）。

圖4 軌道工程信息化和智能化建造技術(shù)總體方案

軌道工程信息智能管控平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)主要由設(shè)計(jì)數(shù)字化成果及施工過(guò)程數(shù)據(jù)組成。實(shí)現(xiàn)軌道工程建造智能管控關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化（BIM）設(shè)計(jì)和施工過(guò)程信息的實(shí)時(shí)交互。構(gòu)建信息智能管控平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)信息化和智能化的主要手段。

4.2 實(shí)現(xiàn)方式

以板式無(wú)砟軌道為例, 軌道工程施工過(guò)程主要包括：下部基礎(chǔ)測(cè)量復(fù)核、底座板模板放樣和混凝土澆筑、自密實(shí)混凝土灌注、軌道板鋪設(shè)精度與復(fù)測(cè)、長(zhǎng)鋼軌鋪設(shè)和精調(diào)等[11］。結(jié)合我國(guó)鐵路軌道工程目前的施工工藝, 提出信息化和智能化鋪設(shè)主要方案如下：

（1）利用數(shù)字化設(shè)計(jì)成果, 并根據(jù)線路基礎(chǔ)面高程、線下基礎(chǔ)分界里程、長(zhǎng)度等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù), 在建造管控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)修正, 或采用軌道BIM模型, 動(dòng)態(tài)調(diào)整軌道鋪設(shè)和精調(diào)數(shù)據(jù), 使設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程狀況, 達(dá)到軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)。

（2）根據(jù)軌道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù), 對(duì)底座板進(jìn)行放樣。采用信息化手簿和工裝, 手簿與全站儀進(jìn)行連接, 手簿下載或?qū)雱?dòng)態(tài)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù), 利用放樣軟件指揮全站儀對(duì)底座板角點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)放樣, 同時(shí)獲取放樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)手簿實(shí)時(shí)傳輸至平臺(tái)。

（3）根據(jù)底座板放樣點(diǎn)坐標(biāo)的高程數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比, 可自動(dòng)得出底座板角點(diǎn)的混凝土澆筑厚度, 從而保證底座板表面高程精度要求。若計(jì)算得出的底座板厚度不滿足要求, 則需對(duì)下部基礎(chǔ)進(jìn)行處理, 從而消除前序工程施工偏差。

（4）根據(jù)軌道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù), 對(duì)軌道板進(jìn)行粗鋪。同底座板放樣, 對(duì)軌道板角點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)放樣, 同時(shí)獲取放樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù), 通過(guò)手簿實(shí)時(shí)傳輸至平臺(tái)。

（5）根據(jù)軌道板放樣點(diǎn)坐標(biāo)的高程數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比, 可自動(dòng)得出自密實(shí)混凝土的澆筑厚度, 若計(jì)算得出的自密實(shí)混凝土厚度不滿足要求, 則需對(duì)底座板進(jìn)行處理, 從而消除前序工程施工偏差。

（6）粗鋪軌道板后進(jìn)行精調(diào)。采用信息化手薄和工裝, 手簿與全站儀進(jìn)行連接, 手簿下載或?qū)雱?dòng)態(tài)精調(diào)數(shù)據(jù), 指揮全站儀進(jìn)行精調(diào), 精調(diào)完成后數(shù)據(jù)信息通過(guò)手簿實(shí)時(shí)上傳至平臺(tái)。

（7）對(duì)軌道板粗鋪和精調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 平臺(tái)可計(jì)算出自密實(shí)混凝土厚度, 對(duì)于超限點(diǎn)平臺(tái)進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào), 在灌注自密實(shí)混凝土前進(jìn)行整治, 消除隱患。

（8）平臺(tái)進(jìn)一步對(duì)施工過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)均滿足要求后進(jìn)行自密實(shí)混凝土澆筑, 保證軌道結(jié)構(gòu)施工精度。

（9）長(zhǎng)鋼軌精調(diào)通過(guò)精調(diào)小車進(jìn)行, 小車獲取長(zhǎng)鋼軌精度數(shù)據(jù)后上傳平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析, 得出各扣件處調(diào)整量（即軌距塊和調(diào)高墊板調(diào)整數(shù)據(jù)）, 指導(dǎo)長(zhǎng)鋼軌精調(diào)。

5 軌道工程建造數(shù)智化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

5.1 構(gòu)建軌道信息智能化平臺(tái)

根據(jù)無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)建造智能化要求, 構(gòu)建了建造全過(guò)程智能管控平臺(tái)（建設(shè)單位級(jí)、二級(jí)平臺(tái)）, 并與鐵路工程管理平臺(tái)（一級(jí)平臺(tái)）進(jìn)行信息交互, 實(shí)現(xiàn)軌道工程建造質(zhì)量全面管控。

（1）實(shí)現(xiàn)無(wú)砟軌道建造全過(guò)程精度管控：重點(diǎn)對(duì)下部基礎(chǔ)面高程及軌道各結(jié)構(gòu)部件的精度偏差等實(shí)現(xiàn)了高精度管控。

（2）實(shí)現(xiàn)無(wú)砟軌道建造全過(guò)程進(jìn)度管控：重點(diǎn)對(duì)路橋隧等線下基礎(chǔ)線路復(fù)測(cè)、底座板鋪設(shè)、軌道板粗鋪和精調(diào)、混凝土灌注、鋼軌精調(diào)等進(jìn)行進(jìn)度管控。

（3）實(shí)現(xiàn)預(yù)警預(yù)報(bào)功能, 保障各項(xiàng)工序施工前、施工時(shí)和完成后的質(zhì)量管控。

（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道工程材料的檢驗(yàn)批、質(zhì)量驗(yàn)收等信息化。對(duì)無(wú)砟軌道建造過(guò)程實(shí)時(shí)記錄和標(biāo)準(zhǔn)化管理, 實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯。

（5）建立智能專家分析系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)精度、質(zhì)量、進(jìn)度等智能分析。為智能統(tǒng)計(jì)分析、診斷評(píng)估、整治建議等提供智能輔助決策。

5.2 研發(fā)系列信息交互裝備和軟件

研發(fā)了手簿（與全站儀交互的便攜式智能測(cè)控設(shè)備）、長(zhǎng)鋼軌精調(diào)小車信息化裝置（實(shí)現(xiàn)小車數(shù)據(jù)與平臺(tái)實(shí)時(shí)交互）, 以及底座板和軌道板鋪設(shè)精調(diào)裝備。目前還在研發(fā)雙塊式無(wú)砟軌道和板式軌道自動(dòng)精調(diào)一體化裝備。研發(fā)了設(shè)計(jì)、制造、鋪設(shè)精調(diào)等系列軟件。

5.3 工程應(yīng)用

研發(fā)的系列裝備、軟件平臺(tái)等系統(tǒng), 在昌贛、商合杭、黃黃等高鐵進(jìn)行了全面推廣應(yīng)用, 取得了良好效果。全線軌道實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì), 軌道板內(nèi)設(shè)置RFID芯片, 在軌道板廠實(shí)現(xiàn)了制板全過(guò)程的信息管控和主要工序工藝的智能化。

建立了建造信息智能化平臺(tái), 針對(duì)昌贛、商合杭高鐵的CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道和黃黃高鐵的雙塊式無(wú)砟軌道, 初步實(shí)現(xiàn)了無(wú)砟軌道施工過(guò)程的信息化和智能化, 以及軌道建造質(zhì)量和精度全面管控, 對(duì)底座板厚度、自密實(shí)混凝土厚度、軌道板精調(diào)等進(jìn)行了重點(diǎn)管控, 消除了施工過(guò)程的誤差和隱患, 建立了專家智能分析系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)了智能分析輔助決策。

6 結(jié)論與展望

針對(duì)鐵路軌道工程數(shù)智化建造技術(shù)進(jìn)行研究和探討, 提出軌道數(shù)智化應(yīng)融合計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信、智能感知、數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)、數(shù)字測(cè)控、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘和海量信息處理顯示等技術(shù), 以數(shù)字信息智能分析為基礎(chǔ)構(gòu)建軌道信息智能平臺(tái), 實(shí)現(xiàn)軌道工程設(shè)計(jì)、制造、施工鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的信息化和智能化, 得出如下主要結(jié)論：

（1）數(shù)字化是開(kāi)展制造、施工和運(yùn)維等信息化、智能化的基礎(chǔ), 軌道工程首先需實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的數(shù)字化。信息化主要是在數(shù)字化基礎(chǔ)上, 依托平臺(tái)開(kāi)展信息交互、實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)、信息協(xié)同, 提升進(jìn)度控制、質(zhì)量控制和成本控制。根據(jù)各單位的不同需求, 可建立不同等級(jí)的信息化平臺(tái)。智能化是在數(shù)字化和信息化的基礎(chǔ)上, 引入智能感知、智能傳輸、智能分析等技術(shù), 實(shí)現(xiàn)軌道工程建造和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的自感知、自決策、自管控。

（2）軌道工程建造信息化關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì), 依托平臺(tái)開(kāi)展信息交互、實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)、信息協(xié)同, 提升進(jìn)度控制、質(zhì)量控制和成本控制, 提升建造質(zhì)量和效率。

（3）針對(duì)CRTSⅢ型板式和雙塊式無(wú)砟軌道, 在昌贛、商合杭、黃黃等高鐵實(shí)現(xiàn)了軌道設(shè)計(jì)、制造和施工全過(guò)程的數(shù)字化、信息化和一體化, 研發(fā)了建造成套工藝、軟件裝備和智能化平臺(tái), 實(shí)現(xiàn)了軌道工程建造過(guò)程的全面監(jiān)管, 進(jìn)一步提升了我國(guó)軌道工程建造管理水平。

針對(duì)軌道工程運(yùn)維數(shù)智化, 后續(xù)可從以下3個(gè)方面進(jìn)行研究：

（1）建立鐵路軌道運(yùn)維信息智能平臺(tái), 構(gòu)建軌道工務(wù)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸交互、病害診斷、安全分析評(píng)估、預(yù)警預(yù)報(bào)等功能, 面向運(yùn)維部門(mén)實(shí)現(xiàn)軌道工程運(yùn)維的信息化和智能化。

（2）運(yùn)維信息智能平臺(tái)基于上述信息數(shù)據(jù), 開(kāi)展大數(shù)據(jù)分析、關(guān)聯(lián)性分析等智能分析、診斷和評(píng)估, 建立軌道運(yùn)維智能專家分析和決策系統(tǒng), 進(jìn)行軌道病害及狀態(tài)預(yù)警預(yù)報(bào)和及時(shí)維護(hù)等[12-13］。

（3）開(kāi)展軌道結(jié)構(gòu)定期檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相結(jié)合是實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智能化的有效方式。實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道檢測(cè)車等檢測(cè)大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和智能分析, 實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道服役狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的智能分析, 在此基礎(chǔ)上對(duì)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析, 達(dá)到對(duì)軌道狀態(tài)的精準(zhǔn)分析[14-15］。