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智能建造技术在铁路工程建设中的研究与应用

阎秀理
  
天韵媒体号
2024年16期
中国铁路济南局集团有限公司综合改造工程建设指挥部 山东省济南市 250001

摘要:本文探讨了智能建造技术在铁路工程建设中的研究与应用文章详细阐述了智能建造技术在铁路工程设计、施工和运维各阶段的具体应用,包括BIM技术、物联网、大数据分析、人工智能等新兴技术的融合应用。最后,文章对智能建造技术在铁路工程建设中的未来发展趋势进行了展望,并提出了相关建议,以促进智能建造技术在铁路工程建设中的进一步推广和应用,推动我国铁路建设事业的高质量发展。

关键词:智能建造技术;铁路工程;BIM;物联网;人工智能;大数据

引言:随着我国经济社会的快速发展,铁路作为国家重要的基础设施,其建设规模和复杂程度不断提高。传统的铁路工程建设模式已经难以满足当前高效、精准、绿色建造的要求。在此背景下,智能建造技术应运而生,成为推动铁路工程建设转型升级的重要力量。智能建造技术是指在工程建设全生命周期中,综合应用BIM技术、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,实现工程建设的数字化、网络化、智能化,从而提高建设质量、效率和管理水平的新型建造方式。在这一背景下,深入研究智能建造技术在铁路工程建设中的应用具有重要的理论和实践意义。

1.铁路工程建设中智能建造技术的应用现状

1.1 BIM技术在铁路工程设计中的应用

通过建立三维数字模型,设计人员能够更直观地展现铁路线路走向、站场布局、桥隧结构等复杂工程构造[1]。这种可视化设计方法有助于优化方案比选,及时发现设计冲突和问题。参数化设计功能使得修改设计更加便捷,当需要调整某些参数时,相关构件和数据会自动更新,大大减少了人工修改的工作量。BIM技术还支持多专业协同设计,如路基、轨道、桥梁、隧道、站房等各专业可在同一平台上进行设计,实现信息共享和实时沟通,有效避免了专业间的设计冲突。此外,BIM模型可以与地理信息系统结合,进行选线优化和地质环境分析,提高设计方案的合理性和可行性。在设计文件出图方面,BIM技术能够自动生成二维图纸和工程量清单,提高了出图效率和准确性。通过虚拟现实技术,还可以进行铁路工程的仿真漫游,为方案评审和决策提供直观的参考依据。

1.2 物联网技术在铁路工程施工中的应用

通过部署智能传感器网络,实现了对施工环境、设备状态和工程进度的实时监测。在大型桥梁施工中,应变传感器和位移传感器用于监测结构变形;隧道施工中,气体传感器监测有害气体浓度,保障施工安全。智能安全帽与定位系统相结合,实时掌握施工人员位置和生理状态。大型施工设备如挖掘机、起重机等配备传感器和通信模块,实现远程监控和智能管理,优化设备调度和维护。射频识别技术在材料管理中的应用,使材料进出场和使用情况得到实时追踪,提高管理精度和效率。物联网技术与移动终端结合,使现场管理人员能随时获取施工数据,快速决策。

1.3大数据分析在铁路工程管理中的应用

大数据分析技术在铁路工程管理中的应用正在显著提升管理决策的科学性和精准性。通过收集和分析来自设计、施工、运维等各个阶段的海量数据,可以为工程管理提供全面的数据支持。在工程进度管理方面,大数据分析可以结合历史项目数据和当前项目实时数据,预测工期风险,优化施工计划。例如,通过分析天气数据、材料供应数据和施工效率数据,可以更准确地估计工期并制定应对措施。在成本控制方面,大数据分析能够实时监控各项成本支出,识别异常开支,并通过预测模型优化资源配置。质量管理方面,通过对大量质量检测数据进行分析,可以识别潜在的质量问题,提前采取预防措施。在安全管理中,大数据分析可以通过挖掘历史事故数据和实时监测数据,预警高风险作业,提高安全管理的针对性。

1.4人工智能在铁路工程质量控制中的应用

人工智能技术在铁路工程质量控制中的应用正在推动质量管理向更加智能和精细化的方向发展。机器视觉结合深度学习算法,可以自动检测和识别工程缺陷,如钢轨焊缝缺陷、轨道几何尺寸偏差等,大大提高了检测效率和准确性。在混凝土施工质量控制中,人工智能系统可以通过分析振捣时间、频率等参数,自动调整振捣器的工作状态,确保混凝土密实度。智能机器人的应用使得一些高危或重复性的检测工作变得更加安全和高效,如隧道衬砌质量检测、桥梁结构健康监测等。在工程资料管理方面,自然语言处理技术可以自动提取和分类大量非结构化文本数据,提高资料管理效率。

2.智能建造技术在铁路工程建设中的发展趋势和建议

2.1智能建造平台的构建

智能建造平台的构建将成为铁路工程智能建造技术发展的重要趋势。这种平台将整合各种智能建造技术,为铁路工程建设提供全面的数字化、网络化和智能化支持。平台的核心将是基于云计算和边缘计算的分布式架构,能够处理和分析来自设计、施工、运维等各个阶段的海量数据[2]。建筑信息模型将作为平台的基础,与各种智能技术深度集成,实现数据的一致性和互操作性。平台将提供开放的接口和标准化的数据交换格式,支持各种专业软件和硬件设备的无缝接入。在功能方面,平台将涵盖项目管理、设计协同、施工管理、质量控制、安全监督、资产管理等多个模块,为工程建设全过程提供支持。通过人工智能和机器学习算法,平台将具备自我学习和优化的能力,不断提高决策支持的准确性。

2.2政策支持和标准化建设

政策支持和标准化建设将是推动智能建造技术在铁路工程建设中广泛应用的关键因素。预计未来将有更多的政策出台,支持智能建造技术的研发和应用。这些政策可能包括财税优惠、科研经费支持、示范项目推广等方面。同时,政府可能会制定智能建造技术应用的强制性要求,推动行业整体转型升级。在标准化建设方面,将形成覆盖智能建造全过程的标准体系。这包括数据标准、建模标准、接口标准、评价标准等。数据标准将规定各类工程数据的格式、结构和交换方式,确保不同系统间的数据互通。建模标准将统一建筑信息模型的创建、使用和维护规则,提高模型的一致性和可用性。接口标准将规范各种智能设备和系统的通信协议,促进设备互联和系统集成。评价标准将为智能建造技术的应用效果提供客观的评价依据,推动技术的持续改进。

2.3 人才培养和技术推广

未来,将需要大量既懂铁路工程专业知识,又精通智能建造技术的复合型人才。高等院校可能会开设智能建造相关专业或课程,培养具备跨学科知识背景的新型工程人才。职业教育和继续教育也将更加重视智能建造技术的培训,帮助在职人员更新知识结构,适应新技术环境[3]。企业将更多地与高校、科研院所合作,通过产学研结合,培养适合行业需求的智能建造人才。在技术推广方面,将采取多种措施加速智能建造技术的普及。示范项目的实施将发挥重要作用,通过在典型铁路工程中应用智能建造技术,积累经验,展示效果,推动技术的大范围应用。行业协会和专业机构将组织更多的技术交流活动,如研讨会、展览会等,促进知识共享和经验交流。

结束语:

智能建造技术在铁路工程建设中的应用是一个充满挑战和机遇的领域。它不仅改变了我们的工作方式,更重要的是,它为提高铁路工程建设的质量、效率和安全性开辟了新的道路。然而,智能建造技术的全面应用还需要我们不断探索和创新。总之,智能建造技术正在开启铁路工程建设的新纪元。我们应当以开放、创新的态度拥抱这一技术变革,通过不断的实践和研究,推动智能建造技术在铁路工程建设中的深入应用,为我国铁路事业的高质量发展做出贡献。

参考文献:

[1]郝毅.智能建造技术在建设工程管理中的创新应用研究[J].新城建科技,2024,33(07):188-190.

[2]丁来友,夏伟翔.智能建造技术在工程建设管理中的应用[J].砖瓦,2023(12):99-101.

[3]郭星星.智能建造技术在工程建设管理中的应用策略研究[J].四川建材,2023,49(10):209-211.

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