轨道交通工程智能建造技术应用研究

王锋

枣庄市政务服务中心 山东枣庄 277800

摘要：轨道交通是城市建设发展重要部分，能提高城市交通能效，减轻交通压力，而智能制造技术为轨道交通工程的实施提供了较大便捷性。

关键词：轨道交通；智能建造；应用

交通运输在促进多层次区域开放、区域一体化、区域发展协调、国土均衡开发方面起着重要作用，是国家经济发展“大动脉”。轨道交通是交通运输重要部分，也是城市公共交通主动脉，其输送大、运行快、准点率高、安全舒适、节能环保，成为居民出行首选。

一、智能建造技术

“智能建造”在行业与学术界引用多年，但仍无统一定义。智能建造技术包括科学模型及创新技术，涵盖了工程全生命周期，如设计、施工、运维等，仍基于传统工程技术，支点是信息化及智能化技术，基于工程管理理论基础为指导，最终构成智能化管理信息系统。包括在基础设施生命周期中应用的智能感知/传感、智能计算/分析、智能决策与反馈控制：从勘测、设计、施工、运营到维护/修复，适应环境变化及最小化风险。经建立现实和虚拟世界的孪生模型、双向映射，感知、分析、控制建造过程及建筑物，达到建造过程精细化、高质量和高效的建设模式。

二、轨道交通工程建设问题

1、现场监管难。轨道交通工程建设当前使用分段发包模式，依据实际，按车站与区间形式，将工程划分为不同段平行施工，确保其进度按计划进行。然而，与传统非线性工程不同的是，轨道交通特征显著，如施工区多、线路长、跨越区域广等，其增加了参建方的项目管理难度，并且因地理距离限制，大幅降低了效率。因降低了巡检监督频率，项目建设中质量隐患会在未经处理下直接隐蔽，从而影响工程质量。

2、征迁任务杂。轨道交通线路跨越区广，需大量征迁协调，前期征迁管理中需一定管理人员专职推动征迁工作，而且因其往往处在进度关键线路上，所以按时完成征迁工作决定了项目能否按时完工。

3、环境条件差。轨道交通是地下工程，会涉及明暗挖法、盾构法等形式。建设时因地下空间区域无无线网络信号覆盖，所以区段和车站无法与外界沟通，只能靠固定电话或对讲机协调。进行危险性大工程时，外部人员不能及时获取洞内情况，若发生安全隐患，不能及时通知人员撤离。

4、设计管理难。地质、水文、环境等因素和前期设计勘察阶段的差异会导致设计变化，阻碍施工进度，增加工程生产不确定性。当环境条件未累积到足够不利变化时，执行变更各方对变更感知往往存在滞后性，变更内容推进在进度发生滞后前往往得不到参建方重视，会给后续建设进度带来隐患。而施工方在频繁变更设计项二次交底错漏会带来严重质量风险。

5、物资调度难。位于市中心轨道交通站台不具备存放材料条件，而且受交通导行与用地申请难度的不同，一些项目只能夜间进行材料的调度。物资调度和实际施工进度不匹配会导致项目效率低下，严重时会造成窝工现象。

三、智能建造技术应用路径

1、智能视频监控技术。标准的智能视频监控设备经统一技术标准接入，能实时推流查看现场视频画面，结合NVR等设备实现回放功能。结合边缘计算单元和相关算法模型，能识别和上报防护用具不规范穿戴和不安全越界等情况。

按轨道交通现场管理核心位置，视频监控区可分为：①项目生产管理区，经视频查看生产区域人员配置与开展情况，因实际生产管理需要，监控设备要具有基本能力，如视角转动、变焦缩放等。根据安全应急管理考量，可增加远程喊话与对讲功能，经预先设置的监控设备与施工区人员沟通喊话。②周边环境监控区，以便管理人员对沿线环境的感知。应用时，可设于废料堆放区、仓库储存区、现场制高点等处。经视频远程巡检施工情况和围挡封闭情况等，及时发现问题，降低因异常引起的不良影响。

2、BIM技术。其在轨道交通的应用，按不同阶段分为：设计时的正向设计、施工时生产管理、运维保修的资料溯源。基于BIM多软件协同特点，能在一个模型分析结构、通风、电气、照明、能耗等，在设计持续推进时发生模型修改后，数据能实时同步，提高设计出图效率和精度。施工阶段是工程主要阶段，不同项目生产施工难点不同。与BIM技术相结合，模拟推演地质不良和特殊工艺施工，能提高施工人员对工序的了解及质量。并能推演轨道交通常发生的已有管线迁改，加深现场管理、迁改过程、潜在风险的了解。另外，将进度反映至BIM模型内部，依据实际需求，按不同精细度和专业模型渲染展示，将现实建设信息投影至数字空间，提高各方信息传递效率。运维保修阶段得益于施工阶段信息在BIM模型中的沉淀，能快速移交至专业运维和保修团队，基于移交的BIM模型作为数字资产项目建设信息、图纸存储、设备参数、管线布置等实际情况，结合实地勘察，快速进行后续运维保修。

3、GIS技术。这项技术是一种空间信息系统，将原有信息模型与多尺度、多源异构GIS数据融合，实现电子化沙盘建设。此外，结合卫星正向摄影数据、无人机倾斜摄影数据、三维激光点云采集数据等获得建设区域周边完整地理信息，结合工程和地理模型，实现沿线周边已有建筑物保护区识别、交通导行实施方案策划等应用。

4、区间定位技术。轨道交通区间沿线纵向尺度比横向断面大得多，所以能近似地将隧道区间纵向施工距离和整个区间距离比值作为区间总体施工进度。区间段施工大多是地下工程，所以GPS、北斗等定位技术不具备应用空间。目前广泛使用的室内定位技术方案有RFID、UWB、ZigBee定位等。

5、物联网监控技术。轨道交通车站与区间施工常用到大型工程装备，如盾构机、顶管机、塔吊、旋挖钻机等，其安拆、移位、使用时有一定风险，若发生安全事故会造成严重后果。根据物联网边缘网关，辅以边缘监测传感器，能实时上报大型设备从安装、使用、拆除的核心数据，并实时掌握其位移、水平度、垂直度、构件应力、限位报警情况，了解设备生产状况，监督管理操作人员操作合规性，降低事故风险。

对于暗挖施工对周边建筑物及地下水位的影响，可在沿线设地表、构筑物、深层土体、地下水位监测传感器，实时监测暗挖时土体位移、应力、构筑物垂直度等，随时监测可能出现的异常现象，提高施工对周围构筑物、管线等不利影响的处置速度。

参考文献：

[1]熊超.BIM技术在建筑工程施工管理中的应用探索[J].建筑工程技术与设计，2018(16):577.

[2]贾科.城市轨道交通智能建造技术发展趋势分析[J].现代城市轨道交通，2021(06):107-112.