信息化與智能化在高鐵預制梁場中的創新應用

張 東 青

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001)

1 制梁場概況

制梁場承擔雙線簡支箱梁預制共計616孔，其中32 m雙線527孔，24 m雙線梁為89孔。

2 信息化創新應用

2.1 梁場生產管理信息系統應用

為更好地指導現場施工生產，自行研發了生產管理系統，該系統以計劃管理和作業工序管理為主線，依托高清視頻監控設施、RFID無線射頻技術、二維碼、BIM等先進的信息技術，集成預應力自動張拉系統及自動噴淋養護系統，通過大數據集成，系統集成拌和站信息數據、試驗室信息數據、預應力自動張拉數據及自動噴淋養護信息，實現數據的自動采集、統計、分析及預警，按管理層級共享數據資源，實現管理信息化。

該系統突出了進度管理、安全質量、物料管理、工序管理等四大核心管理內容。

1)進度管理。

進度管理以生產計劃管理和實際進度對比分析為主線，通過工序管理RFID技術，實現實際進度自動采集和對比分析，確保制梁計劃的實現(見圖1)。

2)安全質量管理。

設置安全質量視頻監控系統和特殊作業人員管理系統。在關鍵工序和重要場地安裝高清視頻系統，實時監控現場作業安全質量控制點，做到細節管控；建立特種設備和特殊作業人員查詢和上崗狀態查詢系統，特殊作業人員通過持卡上崗，保證人、機對應一致。

3)物料管理。

與現有物資管理系統實現無縫對接，從進場統計、消耗統計及庫存統計三方面，建立理論數量和實際用量的統計、分析及預警功能。

4)工序管理。

采用RFID技術和手持終端機，以鋼筋綁扎、模板準備、混凝土澆筑前準備、混凝土澆筑、預應力張拉、壓漿、封錨工序為主線，生成梁體工序管理信息動態二維碼，方便快捷地了解梁體的生產信息和工序安全質量管理信息。

2.2 設備物聯網信息系統應用

研發設備物聯網信息系統，全面整合提梁機、龍門吊、拌和站、壓漿機、張拉機、噴淋系統、鋼筋制備、實驗室設備、鍋爐、空調等設備。各種數據統一保存和管理，通過互聯網+實現數據報表手機APP實時查看，設備統一管理，設備運行狀態及維修保養狀態實時監控，更好地指導現場施工生產。

2.3 BIM+航拍傾斜攝影技術應用

通過在無人機上搭載影像傳感器，同時從垂直、傾斜六個不同角度采集帶有空間信息的真實影像，通過數據處理技術生成高精度三維數字化模型；為后續施工管理中，通過BIM技術獲取、利用模型的詳細信息進行平面規劃布置、高程分析，優化梁場建設方案。

3 智能化創新應用

3.1 箱梁預應力自動張拉系統應用

梁場預應力張拉采用第三代自動張拉系統，相較于前兩代，具有數據實時回傳、張拉力自動控制、不同步率自動調整、持荷時間自動補壓等特點。該系統一套4臺張拉設備，通過1臺主機控制3臺從機進行張拉，在千斤頂上安裝力值傳感器及位移傳感器，根據位移傳感器實時回傳的數據進行實時計算，按照計算結果實時調整每個泵站給油的快慢，保證四點同步對稱張拉。張拉完成后張拉數據實時回傳、實時導出。消除人為干擾因素，真正做到以張拉力控制為主，伸長值校核為輔，四點同步兩端對稱張拉，保證施加預應力的準確性。

3.2 箱梁靜載試驗自動控制系統應用

梁場采用自動靜載試驗系統進行預制梁靜載彎曲試驗。該系統具有自動加載荷載計算，自動打印荷載計算單，同步加載、自動持荷補壓、自動檢測、故障和撓度超標判斷、及時報警、試驗數據自動上傳，以及直接試驗報告打印等特點。相較傳統靜載試驗，具有加載力準確、數據實時計算打印、加載力同步、節約人力等優勢。

3.3 太陽能智慧照明信息系統應用

為了實現綠色、環保、低碳節能目的，梁場的照明全部采用太陽能照明系統。經過初步測算，除初期投入較大，需采購太陽能光伏電板及電池，后期經濟效益顯著。尤其太陽能電板可重復利用，隨著時間推移所產生的經濟效益更為明顯。

為方便照明系統管理，開發了太陽能智慧照明信息系統，實行照明統一開關、統一管理，在照明終端增加無線感知控制器，使用電腦登錄管理平臺對感知控制器下達開關指令，更加有效的對梁場照明進行系統性管理。

3.4 預制箱梁自動噴淋養護工藝

按照制梁場最大生產能力2榀/d的能力及箱梁養護不少于14 d的要求，即需同時滿足28榀預制梁的養護條件。梁場在每個存梁區靠近制梁臺座的3個存梁位設置自動噴淋養護區域，共計30個自動噴淋養護區，見圖2。自動噴淋養護控制器具有兩種控制方式，一是定時噴淋，在系統內設置噴淋間隔時間，到時自動進行噴淋。二是根據梁體周圍環境的溫濕度，設置好上下限，依據溫濕度設定值自動進行噴淋，確保梁體在養護期內始終保持濕潤；同時由于梁端是養護死角，若養護不到位，容易出現龜裂等質量問題，為解決該項質量通病，設計采用三層防護養護裝置，以便做好梁端及封錨混凝土養護。具體做法是：采用鋁合金方管根據箱梁端部形狀焊接成固定支架，支架與混凝土表面之間設置兩層土工布和一層塑料薄板，將支架固定在兩端面上，確保兩層土工布和一層塑料薄板緊貼混凝土；中間層采用不透水塑料薄板布設在外側，防止水分快速蒸發，里層采用兩層土工布保濕，澆水后能長時間處于濕潤狀態，達到養護的目的。同時為了提高箱內養護質量，在端部設擋風裝置，保證了整孔預制梁養護質量。

4 結語

通過梁場生產管理信息系統、梁場設備物聯網信息系統、BIM+航拍傾斜攝影技術、箱梁預應力自動張拉系統、箱梁靜載試驗自動控制系統、太陽能智慧照明信息系統、箱梁自動噴淋養護工藝等信息化、智能化在高鐵預制梁場中的創新應用，取得了較好的社會經濟效果，但是在今后的實踐中還需繼續改進和優化，尤其是BIM技術在預制梁場中的應用，還有待進一步的研究和創新。

[1] 李 鑫.BIM技術在鐵路預制梁場規劃與布置中的應用研究[J].鐵道建筑技術，2017(7)：21-23.

[2] 羅 雪,王紹文.梁場生產信息化管理系統在質檢資料中的應用[J].鐵道標準設計,2011(S1)：119-122.