信息化与智能化在高铁预制梁场中的创新应用

张 东 青

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)

1 制梁场概况

制梁场承担双线简支箱梁预制共计616孔，其中32 m双线527孔，24 m双线梁为89孔。

2 信息化创新应用

2.1 梁场生产管理信息系统应用

为更好地指导现场施工生产，自行研发了生产管理系统，该系统以计划管理和作业工序管理为主线，依托高清视频监控设施、RFID无线射频技术、二维码、BIM等先进的信息技术，集成预应力自动张拉系统及自动喷淋养护系统，通过大数据集成，系统集成拌和站信息数据、试验室信息数据、预应力自动张拉数据及自动喷淋养护信息，实现数据的自动采集、统计、分析及预警，按管理层级共享数据资源，实现管理信息化。

该系统突出了进度管理、安全质量、物料管理、工序管理等四大核心管理内容。

1)进度管理。

进度管理以生产计划管理和实际进度对比分析为主线，通过工序管理RFID技术，实现实际进度自动采集和对比分析，确保制梁计划的实现(见图1)。

2)安全质量管理。

设置安全质量视频监控系统和特殊作业人员管理系统。在关键工序和重要场地安装高清视频系统，实时监控现场作业安全质量控制点，做到细节管控；建立特种设备和特殊作业人员查询和上岗状态查询系统，特殊作业人员通过持卡上岗，保证人、机对应一致。

3)物料管理。

与现有物资管理系统实现无缝对接，从进场统计、消耗统计及库存统计三方面，建立理论数量和实际用量的统计、分析及预警功能。

4)工序管理。

采用RFID技术和手持终端机，以钢筋绑扎、模板准备、混凝土浇筑前准备、混凝土浇筑、预应力张拉、压浆、封锚工序为主线，生成梁体工序管理信息动态二维码，方便快捷地了解梁体的生产信息和工序安全质量管理信息。

2.2 设备物联网信息系统应用

研发设备物联网信息系统，全面整合提梁机、龙门吊、拌和站、压浆机、张拉机、喷淋系统、钢筋制备、实验室设备、锅炉、空调等设备。各种数据统一保存和管理，通过互联网+实现数据报表手机APP实时查看，设备统一管理，设备运行状态及维修保养状态实时监控，更好地指导现场施工生产。

2.3 BIM+航拍倾斜摄影技术应用

通过在无人机上搭载影像传感器，同时从垂直、倾斜六个不同角度采集带有空间信息的真实影像，通过数据处理技术生成高精度三维数字化模型；为后续施工管理中，通过BIM技术获取、利用模型的详细信息进行平面规划布置、高程分析，优化梁场建设方案。

3 智能化创新应用

3.1 箱梁预应力自动张拉系统应用

梁场预应力张拉采用第三代自动张拉系统，相较于前两代，具有数据实时回传、张拉力自动控制、不同步率自动调整、持荷时间自动补压等特点。该系统一套4台张拉设备，通过1台主机控制3台从机进行张拉，在千斤顶上安装力值传感器及位移传感器，根据位移传感器实时回传的数据进行实时计算，按照计算结果实时调整每个泵站给油的快慢，保证四点同步对称张拉。张拉完成后张拉数据实时回传、实时导出。消除人为干扰因素，真正做到以张拉力控制为主，伸长值校核为辅，四点同步两端对称张拉，保证施加预应力的准确性。

3.2 箱梁静载试验自动控制系统应用

梁场采用自动静载试验系统进行预制梁静载弯曲试验。该系统具有自动加载荷载计算，自动打印荷载计算单，同步加载、自动持荷补压、自动检测、故障和挠度超标判断、及时报警、试验数据自动上传，以及直接试验报告打印等特点。相较传统静载试验，具有加载力准确、数据实时计算打印、加载力同步、节约人力等优势。

3.3 太阳能智慧照明信息系统应用

为了实现绿色、环保、低碳节能目的，梁场的照明全部采用太阳能照明系统。经过初步测算，除初期投入较大，需采购太阳能光伏电板及电池，后期经济效益显著。尤其太阳能电板可重复利用，随着时间推移所产生的经济效益更为明显。

为方便照明系统管理，开发了太阳能智慧照明信息系统，实行照明统一开关、统一管理，在照明终端增加无线感知控制器，使用电脑登录管理平台对感知控制器下达开关指令，更加有效的对梁场照明进行系统性管理。

3.4 预制箱梁自动喷淋养护工艺

按照制梁场最大生产能力2榀/d的能力及箱梁养护不少于14 d的要求，即需同时满足28榀预制梁的养护条件。梁场在每个存梁区靠近制梁台座的3个存梁位设置自动喷淋养护区域，共计30个自动喷淋养护区，见图2。自动喷淋养护控制器具有两种控制方式，一是定时喷淋，在系统内设置喷淋间隔时间，到时自动进行喷淋。二是根据梁体周围环境的温湿度，设置好上下限，依据温湿度设定值自动进行喷淋，确保梁体在养护期内始终保持湿润；同时由于梁端是养护死角，若养护不到位，容易出现龟裂等质量问题，为解决该项质量通病，设计采用三层防护养护装置，以便做好梁端及封锚混凝土养护。具体做法是：采用铝合金方管根据箱梁端部形状焊接成固定支架，支架与混凝土表面之间设置两层土工布和一层塑料薄板，将支架固定在两端面上，确保两层土工布和一层塑料薄板紧贴混凝土；中间层采用不透水塑料薄板布设在外侧，防止水分快速蒸发，里层采用两层土工布保湿，浇水后能长时间处于湿润状态，达到养护的目的。同时为了提高箱内养护质量，在端部设挡风装置，保证了整孔预制梁养护质量。

4 结语

通过梁场生产管理信息系统、梁场设备物联网信息系统、BIM+航拍倾斜摄影技术、箱梁预应力自动张拉系统、箱梁静载试验自动控制系统、太阳能智慧照明信息系统、箱梁自动喷淋养护工艺等信息化、智能化在高铁预制梁场中的创新应用，取得了较好的社会经济效果，但是在今后的实践中还需继续改进和优化，尤其是BIM技术在预制梁场中的应用，还有待进一步的研究和创新。

[1] 李 鑫.BIM技术在铁路预制梁场规划与布置中的应用研究[J].铁道建筑技术，2017(7)：21-23.

[2] 罗 雪,王绍文.梁场生产信息化管理系统在质检资料中的应用[J].铁道标准设计,2011(S1)：119-122.