铁路轨道工程数智化建造技术研究与实践

闫茹钰

摘要：现阶段，我国社会飞速发展，促进了交通事业的进步。轨道工程是铁路建设中轨道设备质量源头控制管理的关键环节。近年来，相继开展了无砟轨道建造、轨道铺设、工程线调度信息系统的智能化、信息化等数智化技术研究工作，在保障轨道工程质量、施工安全、工程进度，降低施工从业者劳动强度，改善施工作业环境，减少施工成本，提高施工效率等方面发挥了重要作用。同时，通过总结梳理，认为目前轨道工程数智化建造技术仍处于发展和完善阶段，在部分工序复杂、劳动强度大的分项分部工程适用方面尚需进一步研究，在数智化设备的小型化、便利化方面有待改善，持续大力推动轨道工程数智化建造技术进步和创新管理很有必要。

关键词：铁路轨道工程；数智化；建造技术；研究实践

引言

高速铁路实现智能化、智慧化是铁路发展的必然方向，我国铁路“十三五”发展规划中提出“大力促进数字化、信息化、智能化铁路建设”。随着人工智能、大数据、云计算、物联网、建筑信息模型等技术突破应用，将智能技术融入高速铁路全生命周期，助力设计、制造、施工和运营维护的智能、高效、绿色、协同发展。

1必要性分析

1.1是减少轨道工程施工作业人员数量、降低劳动强度、改善作业环境的要求

减少轨道工程施工作业人员数量、降低劳动强度、改善作业环境是新时代的要求，推进轨道工程数智化技术的研发与应用是唯一出路。轨道工程建设中，虽然部分无砟轨道混凝土预制部件可在工厂内进行，但其中钢筋绑扎、混凝土灌注及振捣等工序，通常需要劳动用工数量较多，而且作业中的振捣震颤、振捣噪声等对操作人员的身体健康极为不利。而道砟、轨枕、钢轨铺设，无砟轨道混凝土施工，轨道精整精调等其他轨道工程工序，均在露天或隧道内进行作业，现场劳动用工需求数量更多，劳动强度和作业环境更为不利。当前我国劳动领域正在发生3个趋势性的变化，一是在供给方面，正在从无限供给走向有限供给；二是在需求方面，由数量增长转向质量增长，由以往的体力型正快速向技能型转变；三是在就业形态方面，一大批新生代的劳动者投身到服务业等劳动强度相对较低而收入又相对较高的行业中。减少轨道工程施工作业人员数量、降低劳动强度、改善作业环境是新时代的要求，必须坚定不移推进轨道工程数智化技术的研发与应用。

1.2是大规模铁路科学有序建设和铁路高质量发展的需要

大规模铁路科学有序建设和铁路高质量发展也需要轨道工程数智化建造技术的支撑。《新时代交通强国铁路先行实施纲要》明确提出，到2035年，全国铁路运营里程达到20万km左右，其中高铁7万km左右。如何科学有序推进铁路建设，保障这个宏伟目标的实现和艰巨任务的完成是铁路建设工作者面临的重要课题。在大规模铁路建设科学有序推进过程中，处理好进度、质量、安全三者的关系尤为重要。实践证明，以技术保工装、以工装保工艺、以工艺保质量、以质量保安全是处理好三者关系最为有力的法宝。近年来的轨道工程数智化技术研发和应用，在保障铁路建设项目特别是高铁项目的快速高质量推进发挥了重要技术支撑作用。

2铁路轨道工程智能化实现方式

2.1轨道建造和运维全过程实现数字化

一是数字化设计。设计过程和成果的数字化是实现动态、协同和可视化以及智能分析的基础，同时为制造、施工和运维的数字化和信息化提供保证。二是数字化制造和施工。预制构件工厂制造和轨道施工现场铺设由半机械化向数字化转变的核心是测量仪器和施工装备的数字化，进而实现制造和施工全过程的数字化。三是数字化运维。轨道运维需全面实现检测、监测等运营维护过程的数字化和数字化成果管理，含人工巡检、视频照片等多源异构信息的管理。

2.2轨道建造和运维全过程管控实现信息化

信息化主要依托平台实现，结合轨道工程建造和运维特点，建立四级平台实现设计、制造、施工、运维等各阶段的信息化。一是，国铁集团管理信息平台作为一级平台，实现重要和关键数据的信息管控。目前中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）已建立“铁路工程管理平台”，下设“轨道板精调测量管理系统”等子平台。二是，建设单位建管信息平台作为二级平台，实现轨道工程设计、制造、施工建造全过程质量和进度信息管控，与一级平台实现信息交互。三是，施工单位施工信息平台作为三级平台，主要实现质量、进度、投资、安全等全面精细的信息管控。四是，铁路局运维信息平台作为铁路局轨道全生命周期运营维护平台，主要面向铁路局集团公司，实现轨道运维信息化管理，可在建造信息化平台的基础上延伸，形成铁路全生命周期的运维管理平台。

2.3轨道工程建造运维实现智能化

在实现数字化和信息化的基础上，研究轨道工程智能化实现手段。一是智能化设计。建立既有工程信息、设计规范、经验信息、各专业设计和变更方案、工程施工偏差等数据库，实现轨道工程优化设计、智能计算分析、碰撞检查和复核。二是智能化建造和运维。分别建立建管和运维智能平台，研发系列智能机械化装备，实现轨道预制构件工厂化制造、施工铺设、运营维护全生命周期内的信息实时传输交互、大数据分析、诊断评估、预警预报等。通过以上三个阶段的实施推进，实现国铁集团管理智能平台、建设单位建管智能平台、施工单位施工信息智能平台、铁路局运维智能平台四级平台的搭建，进而实现全生命周期管控。

3轨道工程建造数智化技术应用实践

3.1构建轨道信息智能化平台

根据无砟轨道设计建造智能化要求，构建了建造全过程智能管控平台（建设单位级、二级平台），并与铁路工程管理平台（一级平台）进行信息交互，实现轨道工程建造质量全面管控。（1）实现无砟轨道建造全过程精度管控：重点对下部基础面高程及轨道各结构部件的精度偏差等实现了高精度管控。（2）实现无砟轨道建造全过程进度管控：重点对路桥隧等线下基础线路复测、底座板铺设、轨道板粗铺和精调、混凝土灌注、钢轨精调等进行进度管控。（3）实现预警预报功能，保障各项工序施工前、施工时和完成后的质量管控。（4）实现对轨道工程材料的检验批、质量验收等信息化。对无砟轨道建造过程实时记录和标准化管理，实现质量追溯。（5）建立智能专家分析系统，实现精度、质量、进度等智能分析。为智能统计分析、诊断评估、整治建议等提供智能辅助决策。

3.2研发系列信息交互装备和软件

研发了手簿（与全站仪交互的便携式智能测控设备）、长钢轨精调小车信息化装置（实现小车数据与平台实时交互），以及底座板和轨道板铺设精调装备。目前还在研发双块式无砟轨道和板式轨道自动精调一体化装备。研发了设计、制造、铺设精调等系列软件。

3.3工程应用

研发的系列装备、软件平台等系统，全线轨道实现了数字化和动态化设计，轨道板内设置RFID芯片，在轨道板厂实现了制板全过程的信息管控和主要工序工艺的智能化。建立了建造信息智能化平台，初步实现了无砟轨道施工过程的信息化和智能化，以及轨道建造质量和精度全面管控，对底座板厚度、自密实混凝土厚度、轨道板精调等进行了重点管控，消除了施工过程的误差和隐患，建立了专家智能分析系统，实现了智能分析辅助决策。

结语

针对铁路轨道工程数智化建造技术进行研究和探讨，提出轨道数智化应融合计算机互联网、数据库、网络通信、智能感知、数据仓储、数字测控、物联网、数据挖掘和海量信息处理显示等技术，以数字信息智能分析为基础构建轨道信息智能平台，实现轨道工程设计、制造、施工铺设和运营维护的信息化和智能化。

参考文献

［1］王森荣，孙立．高速铁路轨道工程建造信息一体化技术研究与应用［Ｊ］．中国铁路，２０１９（１１）：７７－８２．

［2］康学东．我国铁路智能建设与运营管理初探［Ｊ］．铁道工程学报，２０１９（４）：８４－８９．