“智能高鐵”發展背景下高鐵智能建造發展研究

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、內涵進行了定義。高鐵智能建造充分融合新一代信息技術與先進工程建設技術，致力于實現高鐵建造全業務流程、全生命周期的整體智能化，推進高鐵建設的智慧、高效、綠色、協同發展，實現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計及仿真、數字化工廠、精密測控、自動化安裝、動態監測、信息化管理六大應用場景組成進行了研究。

關鍵詞：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

經過10年的高速發展，高鐵總體技術水平進入世界先進行列，部分技術達到世界領先水平。中國高速鐵路的快速發展離不開鐵路信息化、智能化建設的持續推進[1]。2017年，隨著智能京張、智能京雄等高鐵建設工程的開工，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新去走上國際發展的高地，從而助推中國的高鐵技術走向世界。

1 ?國內外智能高鐵發展

歐美及日本等發達國家從數字化、智能化角度出發，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。如日本的CyberRail，美國的SmarterRailroad等[2]。

20世紀90年代，我國學者提出了鐵路智能交通系統的概念。鐵路智能運輸系統[3]綜合集成了信息處理技術、控制與系統技術等，在降低成本的同時提高經營管理水平與服務質量。

隨著新興技術的發展，通過大數據、人工智能、移動互聯網等新技術的發展提升高鐵智能化發展水平已成為全球鐵路未來發展方向。

歐洲、德國、日本等國家或地區已提出了一系列戰略規劃，積極探索鐵路技術發展趨勢，并在不同的業務領域進行布局，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]，學者們深入研究了智能高鐵的發展戰略、體系及關鍵技術等。中國智能高鐵總體構成為“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涵

2.1 高鐵智能建造概念

高鐵智能建造融合BIM+GIS、大數據、物聯網等先進的新一代信息技術與先進工程建造技術，是一種新型生產模式。其利用自動感知智能診斷、協同互動、主動學習和智能決策等實現工程設計及仿真、數字化工廠、精密測控、自動化安裝、動態監測、信息化管理，從而構建構建高鐵建設全過程全壽命可追溯的閉環體系，實現高鐵建造的智能化[1]。

2.2 智能建造特征

（1）工業化生產。

通過單機智能化以及單機裝備的互聯而形成的智能生產線、智能預制場、智能工地進行工業化生產。

（2）智能化應用。

依托傳感器、工業軟件、網絡通信系統、新型人機交互方式，實現機械化與智能化有機結合。

（3）BIM信息化管理。

應用基于BIM+智能網絡協同平臺實現系統集成，實現項目管理流程再造、智能管控、組織優化，實現人、設備、對象的互聯。

（4）綠色建造。

注重技術集成與優化，突出鐵路工程與生態、環境和諧的理念，將環保意識貫穿到設計、施工的全過程。

3 ?高鐵智能建造體系框架

3.1 總體架構

高鐵智能建造是一個復雜的系統工程，從整體上看，由智能感知層、智能網絡層、數據傳輸層、應用支撐層及智能應用層組成，總體架構如圖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。依托物聯網、傳感器、攝像頭等實現對項目建設過程的實時監控、智能感知、數據采集。

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

（3）數據層中存儲著大量的數據信息資源，借助數據庫、云存儲等智能存儲手段，實現信息資源的有效存儲和共享。

（4）應用支撐層包括數據挖掘、人工神經網絡、超算等數據處理技術及設備，以實現數據和應用融合。

（5）智能應用層圍繞高鐵建造的各利益相關方，與高鐵建設的全生命周期相融合，以實現智能化應用。

3.2 應用場景

高鐵智能建造涵蓋六大應用場景，包括工程設計及仿真、數字化工廠、精密測控、自動化安裝、動態監測、信息化管理。

（1）工程設計及仿真。

通過高質量的BIM模型將著整個建設項目所包含的數據，通過VR、AR等手段取得可視化體驗效果，從源頭深化設計方案。

（2）數字化工廠。

利用物聯網技術和監控技術加強信息管理服務，提高生產過程可控性、減少生產線人工干預，以及合理計劃排程。

（3）精密測控。

精密測控是指在勘查設計、施工、竣工及運用階段應用BIM、三維可視化技術及云平臺等，通過自動化監控量測，實時掌握施工過程中的數據，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，研發和應用預制裝配式施工現場生產系統，由機器人精準安裝并實現智能檢測。

（5）動態監測。

在生產過程中采用物聯網數字化施工技術，實現生產過程中的數據監測;在施工過程中利用智能遠程施工數據自動采集技術及現場施工智能糾偏技術幫助提高施工質量。

（6）信息化管理。

信息化管理是應用信息化手段對施工進程和質量的實時化、精細化、智能化協同化管理。

4 ?結語

經過數十年的發展，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，在新興技術快速發展的推動下，我國高鐵建設邁入了智能建造的新發展階段。高鐵智能建造是一項復雜的系統工程，需要一個有效的體系。依托高鐵智能建造，將提高建設各方交互的明確性、效率、靈活性和響應速度，讓建設過程有更深入的智能化，從而將助推中國高鐵不斷創新發展。

參考文獻

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

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

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

[4] 史天運.中國高速鐵路信息化現狀及智能化發展[J].科技導報，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.