盾构机装上“智慧脑”

来源：米乐体育app下载    发布时间：2024-09-28 12:36:04

  上天有神州、下海有蛟龙、入地有盾构，盾构机如今已成为衡量国家装备制造业水平的重大关键装备。随着我们国家盾构建造、施工能力的不断的提高，以及5G、人工智能、北斗等新技术的加持，让盾构机在拥有大力气的同时，也开始有了“大智慧”。

  近日，由中铁工业旗下中铁工程装备集团打造的超大直径泥水盾构机“领航号”在上海市崇明区顺利始发。该设备搭载了智能掘进、智能拼装等领先的智能化系统，能轻松实现无人驾驶和辅助驾驶并行，标志着我国盾构隧道智能建造水平达到新高度。

  一部盾构机的零部件超过2万个，光一个控制管理系统就有2000多个点。如何确保设备的稳定性和地质适宜性？智能化、自动化成为盾构机发展的方向。

  中铁装备集团总工程师贾连辉介绍：“此次始发的‘领航号’，将引领我国盾构隧道智能建造水平攀升到新的高度。”“领航号”盾构机配置了隧道智能建造系统，拥有独立思考、智能分析、自主判断的“超级大脑”，搭载智能掘进、智能拼装、超前地质预报、盾尾密封安全预警、设备状态在线监测等国内领先的智能创新技术。

  我国最新的盾构产品已经普遍配备了智能化系统，其生产的全部过程的智能化水平也在不断提升。

  在中铁十四局参建的金塘海底隧道施工现场，慢慢的变多的生产环节通过技术升级、设备更新、工艺换代，运用智能化手段不断培育锻造新质生产力，为产业高质量发展注入新动能。

  据介绍，该项目采用现代化的工厂管理理念，搭建了多功能布料机、全自动振捣平台、多功能机械手、自动化运输子母台车、自动控温蒸养窑五大智能化生产系统，实现了管片钢筋笼加工、模具清理、喷涂脱模剂、混凝土浇筑、振捣、抹面、蒸养等八大工序的全环节、全流程工厂化、自动化、少人化生产，生产效能提升20.8%。

  5月16日，在新建宁波至舟山铁路金塘海底隧道宁波侧和舟山侧，隔海相望的两台超大直径盾构机刀盘同时转动，正式开启相向始发穿海之旅。

  如何采用智能化手段，尽可能探明旁边的环境，减少对盾构机操作人员的经验依赖，是隧道工程领域的挑战。

  为此，施工团队搭建了数字盾构系统，实现掘进数据实时采集、分析和预警，快速、精准指导盾构机掘进施工，有效解决智能控制问题。团队还大力运用智能化工装、智慧化手段，不断适应不一样地质地形要求，提升施工效率。

  金塘海底隧道工程采用“甬舟号”和“定海号”2台盾构机施工，每台长135米、重4350吨，开挖直径14.57米。2台盾构机要下穿石油管线、海堤、码头和航道等多项风险源，穿越过程中要经历28次软硬地层变换，最终在78米深海底“会师”，中心轴线厘米。

  为了确保盾构机顺利掘进、精准对接，建设管理单位沪杭客专公司组织中铁十一局、中铁十四局项目部对盾构机进行了针对性设计和优化，采用重型带压刀盘，配备超前地质预报和超前加固等专用装备，做到“软硬通吃”；同时配备先进的导向系统，确保海底精准对接。

  中铁十四局甬舟铁路项目指挥长胡浩介绍，搭载了多项智能装备的盾构机，就像一个深藏在地下的“可移动智能建造工厂”。掘进过程中，最高将实现7环至8环的日掘进速度，2台盾构机预计于2026年底进行海底对接。

  2023年5月，中铁装备研制的世界首台绿色盾构机下线，应用于意大利西西里岛高速铁路项目。绿色理念主要是通过智能控制和低碳环保两方面得以体现，通过对盾构机掘进过程中各系统的自动智能管理，实现与掘进地层的自适应调节匹配，自主达到掘进效率和能源消耗的最佳匹配，实现绿色节能目的。截至目前，中国中铁号盾构机已经出口到法国、德国、意大利、新加坡等30多个国家和地区。

  2023年4月12日，集众多盾构机智能化技术于一体的“基石一号”在北京地铁22号线始发。中铁装备电气与智能技术研究院副院长林福龙介绍，这台盾构机集中搭载了刮刀磨损检测、盾尾间隙测量、渣土体积测量、轴线纠偏自动控制、自动保压控制、自主掘进控制管理系统、地面集控中心、盾构远程监控平台等系统，实现了从局部智能到全局智慧的跨越，基本实现在均质地层的一键启动、无人掘进。

  盾构装备智能化，不光是一台设备的智能化，而是要实现设计、制造、施工、维修全产业链的智能化。

  贾连辉介绍，早在9年前，中铁装备集团就着手开展盾构机的智能化研究。2015年3月，由中铁装备集团承担的“TBM（硬岩掘进机）安全高效掘进全过程信息化智能控制与支撑软件基础研究”项目成功获得国家重点基础研究发展计划立项。

  工程师团队经过不断探索和努力，取得了一系列创新成果和技术应用：研制的TBM-SMART系统，通过围岩探测、设备感知、数据分析挖掘、参数决策等，实现智能施工，在30多台设备上搭载应用；研发的行业首个“大型掘进机核心部件及系统监测诊断系统（TOMD）”，是保障掘进机施工安全和效能的24小时全天候随身智能“体检医生”。

  隧道掘进机智能化研发，也离不开科研机构的助力。中铁隧道局、中铁装备及郑州大学联合共建了隧道掘进机及智能运维全国重点实验室，成为隧道掘进机及智能建造领域的国家公共研究平台。平台自主成功研发出全国首套工序化应用的盾构智能掘进系统，集成了神经网络、预测算法、边缘反馈控制、应急熔断等技术，实现了复杂地质盾构掘进主动参数预测、隧道姿态调整控制、异常事件预警防控。

  在深江铁路珠江口隧道，正在施工的“大湾区号”盾构机搭载中铁隧道局创新研发的八大智能体系，实现智能化施工。中铁隧道局集团负责这个的人说，未来，将通过与科研院所合作，大幅度的提高企业制造和施工智能化水平。（记者 齐慧）

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