無(wú)砟軌道智能鋪軌技術(shù)要求

1無(wú)砟軌道智能鋪軌技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了無(wú)砟軌道智能鋪軌的術(shù)語(yǔ)和定義、綜述、總體要求、智慧工地系統(tǒng)構(gòu)成、智能裝備要求、工藝流程要求、智能化管理要求、智能檢測(cè)與質(zhì)量控制等方面的規(guī)則。本標(biāo)準(zhǔn)適用于針對(duì)無(wú)砟軌道的智能化鋪軌作業(yè)。2術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。2.1承軌槽滾輪bearinggrooveroller牽引車(chē)在拖拉鋼軌的過(guò)程中，需要在無(wú)砟軌道承軌槽之間放置滾輪，支撐鋼軌，以避免鋼軌與軌枕和扣配件之間產(chǎn)生摩擦，同時(shí)減小鋼軌拖拉的阻力。鋪軌結(jié)束后，要將滾輪從鋼軌下取出，使鋼軌落在軌枕上。2.2扣配件buckleaccessories在鋼軌和軌枕鋪設(shè)過(guò)程中，需要同步放置扣配件，包括鋼軌墊片、軌距塊、彈片以及螺栓。2.3鋼軌焊接railwelding運(yùn)用閃光焊、接觸焊、氣壓焊、鋁熱焊或其它方法，將短的鋼軌連接成長(zhǎng)的鋼軌。3綜述無(wú)砟軌道智能鋪軌技術(shù)以無(wú)人或少人輔助作業(yè)為原則，通過(guò)智能化、自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行無(wú)砟軌道鋪設(shè)前中后等一系列作業(yè)。利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器視覺(jué)、故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）等新一代信息技術(shù)，構(gòu)建智能、高效、節(jié)能、綠色、環(huán)保、舒適的人性化鋪軌作業(yè)，提高作業(yè)過(guò)程可控性、減少人工干預(yù)，以及合理計(jì)劃排程。同時(shí)集智能手段和智能系統(tǒng)等于一體，實(shí)現(xiàn)作業(yè)、管理和決策的智能優(yōu)化，提高作業(yè)效率、提升作業(yè)質(zhì)量。3.2結(jié)構(gòu)組成智能鋪軌技術(shù)的結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖1。2圖1智能鋪軌技術(shù)結(jié)構(gòu)3.3基本條件無(wú)砟軌道智能鋪軌的核心是智能裝備的應(yīng)用和信息集成。4總體要求4.1設(shè)施互聯(lián)4.1.1建立各級(jí)標(biāo)識(shí)解析節(jié)點(diǎn)和公共遞歸解析節(jié)點(diǎn)，促進(jìn)信息資源集成共享。4.1.2建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工廠內(nèi)網(wǎng)，工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、IP（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工廠裝備、傳感器、控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的互聯(lián)。4.1.3利用IP、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)、外網(wǎng)以及設(shè)計(jì)、作業(yè)、管理、服務(wù)各環(huán)節(jié)的互聯(lián)，支持內(nèi)、外網(wǎng)業(yè)務(wù)協(xié)同。4.2系統(tǒng)互通4.2.1工廠的總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局建立數(shù)字化模型并可進(jìn)行模擬仿真，應(yīng)用數(shù)字化三維設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真。4.2.2應(yīng)建立制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、調(diào)度、質(zhì)量、設(shè)備、作業(yè)、能效等管理功能。4.2.3應(yīng)建立企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈、物流、成本等企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理功能。4.2.4建立故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)與自診斷、健康狀況的管理。4.2.5在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)MES、ERP與數(shù)字化三維設(shè)計(jì)仿真軟件、供應(yīng)鏈管理（SCM）、PHM等系統(tǒng)的互通集成。34.3數(shù)據(jù)互換4.3.1應(yīng)建立作業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備狀態(tài)、物料傳送等作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，并實(shí)現(xiàn)可視化管理。4.3.2應(yīng)使設(shè)計(jì)信息、工藝信息和制造信息之間的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一。4.3.3實(shí)現(xiàn)MES、ERP與數(shù)字化三維設(shè)計(jì)仿真軟件、SCM、PHM等系統(tǒng)之間的多元異構(gòu)數(shù)據(jù)互換。4.4信息集成實(shí)現(xiàn)企業(yè)與供應(yīng)方、外協(xié)方之間的信息集成。4.5技術(shù)指標(biāo)4.5.1智能鋪軌與傳統(tǒng)鋪軌相比較，效率提高30%以上，運(yùn)營(yíng)成本降低30%以上，完全符合鋪軌質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。4.5.2智能鋪軌現(xiàn)場(chǎng)直接作業(yè)工人可為0人，現(xiàn)場(chǎng)管理及設(shè)備維護(hù)人員可5人以下。5智慧工地系統(tǒng)構(gòu)成5.1智能裝備系統(tǒng)應(yīng)包括：a）塔吊系統(tǒng)；b）行走系統(tǒng)；c）焊接系統(tǒng)；d）工業(yè)機(jī)器人；e）視覺(jué)系統(tǒng)；f）傳感系統(tǒng)。5.2中央控制系統(tǒng)應(yīng)包括：a）作業(yè)過(guò)程執(zhí)行系統(tǒng)（MES）；b）企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)；c）組態(tài)系統(tǒng)；d）倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）；e）工程綜合管理系統(tǒng)；f）固定門(mén)吊集成管理系統(tǒng)；g）全生命周期管理系統(tǒng)；h）放散鎖定管理系統(tǒng)。45.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)包括：a）前端采集系統(tǒng)；b）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)；c）控制系統(tǒng)；d）終端顯示系統(tǒng)；e）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。5.4原料供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)包括：a）鋼軌輸送系統(tǒng)；b）自動(dòng)叫料系統(tǒng)。5.5運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)包括：a）中心數(shù)據(jù)庫(kù)；b）通信模塊；c）車(chē)輛管理系統(tǒng)；d）車(chē)輛可視化監(jiān)控系統(tǒng)；e）GIS地理信息系統(tǒng)；f）GPS定位系統(tǒng)；g）速度傳感系統(tǒng)；h）臨近報(bào)警系統(tǒng)。5.6環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)包括：a）光照監(jiān)測(cè)；b）溫濕度監(jiān)測(cè)；c）噪聲監(jiān)測(cè)；d）揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)。5.7信息采集系統(tǒng)應(yīng)包括：a）人員信息采集系統(tǒng)；b）設(shè)備信息采集系統(tǒng)；c）物料信息采集系統(tǒng)；d）檢測(cè)記錄采集系統(tǒng)；5e）環(huán)境信息采集系統(tǒng)；f）工藝信息采集系統(tǒng)。5.8文檔管理系統(tǒng)應(yīng)包括：a）操作指導(dǎo)管理系統(tǒng)；b）設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)；c）技術(shù)文件管理系統(tǒng)。6智能裝備要求6.1智能鋼軌吊裝設(shè)備智能鋼軌吊裝設(shè)備應(yīng)能夠智能識(shí)別鋼軌，準(zhǔn)確抓取鋼軌，并能對(duì)整根（500米無(wú)縫）長(zhǎng)鋼軌同步升降，同步橫移，準(zhǔn)確放置在鋼軌運(yùn)輸車(chē)上的相應(yīng)位置。6.2工業(yè)機(jī)器人智能機(jī)器人應(yīng)能夠準(zhǔn)確抓取鋪軌相關(guān)的部件，并能準(zhǔn)確安裝或放置部件到相應(yīng)的位置。6.3智能傳感設(shè)備智能傳感設(shè)備應(yīng)對(duì)溫度、時(shí)間、坐標(biāo)位置等參數(shù)進(jìn)行精確控制。6.4智能行走設(shè)備智能行走設(shè)備應(yīng)能平穩(wěn)、準(zhǔn)確地將整套設(shè)備運(yùn)輸?shù)戒佨壒の?，速度可調(diào)節(jié)。6.5智能視覺(jué)系統(tǒng)智能視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)鋪軌部件的取放位置或焊縫位置進(jìn)行精確定位，并能自動(dòng)補(bǔ)償位置誤6.6智能焊接設(shè)備智能焊接設(shè)備焊接應(yīng)達(dá)到質(zhì)量穩(wěn)定，參數(shù)調(diào)整簡(jiǎn)單，操作方便。7工藝流程要求7.1智能鋪軌工藝流程智能鋪軌工藝流程如圖2所示。6圖2智能鋪軌工藝流程7.2長(zhǎng)鋼軌智能吊裝7.2.1應(yīng)采用智能固定門(mén)吊集成系統(tǒng)，可控制多臺(tái)門(mén)吊同時(shí)起吊、同步橫移，同時(shí)監(jiān)測(cè)每臺(tái)設(shè)備的起重量、起升位置、橫移位置等。7.2.2將單機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)所采集到的固定門(mén)吊運(yùn)行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)回傳至監(jiān)控中心服務(wù)器，進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備數(shù)據(jù)和視頻的采集、監(jiān)視、分析、處理等，實(shí)現(xiàn)對(duì)固定門(mén)吊智能化監(jiān)控。7.2.3應(yīng)實(shí)現(xiàn)超限預(yù)警，確保相鄰吊點(diǎn)高差不大于150mm，水平位置差不大于120mm，防止長(zhǎng)鋼軌吊裝過(guò)程中產(chǎn)生表面擦傷和變形。7.2.4鋼軌抓取和放置裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，采取視覺(jué)檢查、傳感器等裝置，進(jìn)行自動(dòng)定位、自動(dòng)抓取，自動(dòng)放置在準(zhǔn)確位置。7.2.5應(yīng)能夠進(jìn)行參數(shù)及質(zhì)量檢測(cè)，使裝車(chē)數(shù)量上傳信息采集系統(tǒng)。7.2.6應(yīng)采用PHM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)固定門(mén)吊設(shè)備的故障預(yù)警與檢測(cè)。7.3長(zhǎng)鋼軌智能鎖定7.3.1長(zhǎng)鋼軌鎖定應(yīng)采用智能化、自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)人作業(yè)。7.3.2使用專(zhuān)業(yè)工具將鋼軌端頭對(duì)齊，保證水平和垂直兩個(gè)方向?qū)φ?.3.3相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)能夠上傳信息采集系統(tǒng)。7.4長(zhǎng)鋼軌智能運(yùn)輸7.4.1應(yīng)采用智能車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)行運(yùn)輸車(chē)輛調(diào)度。7.4.2可通過(guò)車(chē)載定位系統(tǒng)，包括GPS定位系統(tǒng)和軌道標(biāo)簽定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程車(chē)輛在任意地形條件下的準(zhǔn)確定位和數(shù)據(jù)通信。7.4.3可通過(guò)車(chē)載視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)內(nèi)外部實(shí)時(shí)視頻預(yù)覽和高清視頻本地存儲(chǔ)功能。7.4.4可通過(guò)車(chē)載速度傳感系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的速度和航向以及基于速度的輪徑距離測(cè)算功能，為調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置監(jiān)控、超速報(bào)警、臨近報(bào)警功能提供基礎(chǔ)。77.5卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拉鋼軌自動(dòng)解除鋼軌鎖付裝置，自動(dòng)掛鉤定位。7.6智能化墊滾輪采用智能機(jī)器人，完成滾輪自動(dòng)放置。7.7智能起軌與取滾輪7.7.1采用智能機(jī)器人，完成滾輪自動(dòng)取出。7.7.2應(yīng)配備鋼軌自動(dòng)頂升裝置，以使?jié)L輪脫離鋼軌壓附而取出。7.7.3應(yīng)采用平移車(chē)裝置，裝載智能裝備、電力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等，且能精確控制行走速度和行走距離。7.7.4平移車(chē)上應(yīng)確保有足夠的滾輪存放空間，以便存放回收的滾輪。7.8鋼軌智能焊接7.8.1采用智能除銹裝置，完成焊接前的除銹工作。7.8.2采用智能焊接裝備，完成焊接工藝。焊接裝備應(yīng)配備溫度、時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)控制檢測(cè)系統(tǒng)。7.8.3焊接參數(shù)應(yīng)上傳信息采集系統(tǒng)。7.8.4焊接完成后應(yīng)有自動(dòng)推凸裝置，將焊縫處打磨光滑平整。7.8.5整套裝備應(yīng)有自動(dòng)焊縫檢測(cè)功能。7.9智能化上扣件7.9.1采用智能機(jī)器人，完成自動(dòng)上扣件。7.9.2自動(dòng)鎖緊道釘，裝備上配備扭矩檢測(cè)裝置。8智能化管理要求8.1工程綜合管理8.1.1應(yīng)建立鋪軌工程綜合管理系統(tǒng)，通過(guò)端-云-端的方式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的綜合監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)施工組織業(yè)務(wù)的信息化流轉(zhuǎn)。8.1.2鋪軌工程綜合管理系統(tǒng)可包括如下功能模塊：a）項(xiàng)目情況；b）工程進(jìn)度；c）施工計(jì)劃；d）安全管理；e）行車(chē)監(jiān)控；f）視頻監(jiān)控；g）列車(chē)運(yùn)行圖；8h）調(diào)度管理；i）站存車(chē)管理；j）人員管理；k）查詢統(tǒng)計(jì)等。8.1.3各級(jí)管理者可通過(guò)手提電腦、個(gè)人手機(jī)、監(jiān)控中心大屏等多種終端方式，通過(guò)其不同的權(quán)限，實(shí)時(shí)了解項(xiàng)目設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況、施工計(jì)劃情況、施工實(shí)際情況以及安全風(fēng)險(xiǎn)防范治理情況等。8.2虛擬軌行區(qū)可以O(shè)CC虛擬地圖的方式展現(xiàn)整個(gè)軌行區(qū)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，虛擬地圖中可顯示整個(gè)線路的軌道、車(chē)站、道岔、橋梁、隧道、坡度、曲線等基礎(chǔ)信息，可顯示車(chē)輛、人員、線下施工、封鎖等動(dòng)態(tài)調(diào)度類(lèi)信息，可顯示線路中的不同工序的施工類(lèi)型和進(jìn)展情況，解決了工程線路的長(zhǎng)短鏈引起的各種問(wèn)題，通過(guò)工程里程方式展現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)、跨工序、跨工種的無(wú)縫交流。8.3施工請(qǐng)銷(xiāo)點(diǎn)8.3.1將所有軌行區(qū)的作業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一管理，將所有的作業(yè)按照風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行分級(jí)處理。8.3.2建立交叉碰撞規(guī)則，系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)不同的施工之間是否會(huì)產(chǎn)生碰撞風(fēng)險(xiǎn)，減少因?yàn)闇贤ú蛔慊蛉藶橐蛩貙?dǎo)致的施工計(jì)劃風(fēng)險(xiǎn)。8.3.3監(jiān)控整個(gè)軌行區(qū)的施工過(guò)程，嚴(yán)格按申請(qǐng)的時(shí)間和區(qū)間進(jìn)行施工，卡控由于超時(shí)、超范圍施工引起的施工風(fēng)險(xiǎn)。8.4施工計(jì)劃管理8.4.1所有施工應(yīng)提前進(jìn)行計(jì)劃申報(bào)，便于提前管理和調(diào)整作業(yè)計(jì)劃。8.4.2整個(gè)施工計(jì)劃的執(zhí)行過(guò)程應(yīng)通過(guò)在線設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。8.4.3應(yīng)對(duì)施工計(jì)劃完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且收集未完成原因，出具報(bào)表，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化施工組織流程。8.5設(shè)備管理對(duì)工程施工的所有自輪轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，監(jiān)控其入場(chǎng)、出場(chǎng)時(shí)間，大修、中修、小修時(shí)間以及自動(dòng)提示下次維修時(shí)間等，確保設(shè)備的電子信息管理自動(dòng)化。8.6全生命周期管理8.6.1鋪軌全生命周期管理系統(tǒng)應(yīng)以BIM為核心，結(jié)合GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的可視化。通過(guò)管理平臺(tái)直觀展現(xiàn)各個(gè)施工部位的施工進(jìn)度，對(duì)道床、鋪軌、焊接、放散等施工全過(guò)程起到更加直接的指導(dǎo)作用。8.6.2以鋼軌編碼定位和電子施工檔案錄入儲(chǔ)存為基礎(chǔ)，對(duì)施工周期內(nèi)的鋼軌實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追9溯。8.6.3對(duì)鋪軌施工過(guò)程中的數(shù)據(jù)應(yīng)實(shí)時(shí)采集、傳輸、處理、分析，提高對(duì)鋪軌過(guò)程中的管理水平與效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鋪軌施工過(guò)程中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的有效保存與查詢。8.7放散鎖定管理8.7.1無(wú)縫線路應(yīng)力放散及鎖定施工信息管理系統(tǒng)，應(yīng)利用高精度傳感器、自動(dòng)化控制和信息化等技術(shù)手段，實(shí)時(shí)采集分析作業(yè)全過(guò)程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如鋼軌溫度、鋼軌位移、環(huán)境溫度等，準(zhǔn)確引導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)遵守施工規(guī)范。8.7.2應(yīng)使測(cè)量、分析、預(yù)警、查詢、統(tǒng)計(jì)工作有效集成并可互相聯(lián)動(dòng)，有效提高施工精度和施工質(zhì)量，對(duì)管理單位獲取準(zhǔn)確的、全過(guò)程的、可追溯的、可分析的實(shí)際鎖定軌溫提供重要數(shù)據(jù)支撐。9智能檢測(cè)及質(zhì)量控制9.1智能檢測(cè)要求9.1.1智能鋪軌應(yīng)具備遠(yuǎn)程通信功能的智能檢測(cè)系統(tǒng)。9.1.2通過(guò)智能檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)鋪軌過(guò)程全方位進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集、在線監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)的瞬時(shí)性可達(dá)到秒或毫秒。9.1.3具備完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)，形成報(bào)表及視圖功能。9.1.4根據(jù)不同功能的智能檢測(cè)系統(tǒng)，配合信息化平臺(tái)，通過(guò)設(shè)置相同的數(shù)據(jù)采集間隔，達(dá)到數(shù)據(jù)采集的同步。9.1.5通過(guò)事先的基準(zhǔn)值錄入，結(jié)合實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)展示數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)、排序情況和對(duì)標(biāo)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)能效在線對(duì)標(biāo)評(píng)估。9.1.6建立能源介質(zhì)產(chǎn)耗預(yù)測(cè)模型，掌握主要能源介質(zhì)未來(lái)產(chǎn)耗變化趨勢(shì)，實(shí)時(shí)分析能源利用水平，將優(yōu)化分析后的能耗問(wèn)題追溯到車(chē)間或班組，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。9.1.7可以用無(wú)砟軌道承軌臺(tái)檢測(cè)機(jī)器人自動(dòng)檢測(cè)和采集軌枕承軌臺(tái)平面和高程數(shù)據(jù)，結(jié)合軌道平順性的規(guī)范要求，自動(dòng)計(jì)算出每個(gè)承軌臺(tái)位置所需要的調(diào)整扣件組合數(shù)據(jù)，包括軌下微調(diào)墊板、軌距擋塊、絕緣軌距塊等組件的規(guī)格，統(tǒng)計(jì)出調(diào)整扣件的采購(gòu)清單，同時(shí)生成扣件安裝文件，這樣可以在投入極少人力資源的情況下高效完成測(cè)量及數(shù)據(jù)處理，且在鋪軌前安放精調(diào)扣配件，可有效減少標(biāo)準(zhǔn)扣配件的更換率，減少后期長(zhǎng)軌精調(diào)的工作量。9.2質(zhì)量保證措施9.2.1