国内首次 运营铁路桥梁应用人工智能“移旧换新”
中铁24局供图
记者从中国铁路上海局集团有限公司获悉,9月10日凌晨,在绍兴城际铁路柯桥站施工现场,总重4000余吨的钢箱梁应用人工智能(AI)实现毫米级精准落位,标志着国内首次在运营铁路桥梁上尝试应用AI技术换梁取得阶段性成果,为我国既有铁路改造升级提供了全新方案。
绍兴城际铁路是利用既有萧甬铁路改造而成的跨市区域城际铁路,其中柯桥站是该线新建车站,也是国内首个在运营铁路上增设的高架城际车站,站房建筑面积约3600平方米,车站规模为2台4线。
本次换梁施工属柯桥站建设关键控制性工程。因该站由2股道增加为4股道,需将铺设道岔的“咽喉区”混凝土梁更换为钢箱梁。由于工程位于铁路干线,技术难度大、安全风险高、施工环境复杂,传统工艺难以满足要求。
为确保施工安全高效顺利进行,建设管理单位上海东华地方铁路开发有限公司、施工单位中铁二十四局联合同济大学、复旦大学、河海大学等科研团队开展工艺创新研究,研发连续快速同步顶推装置等专用设备,大幅缩短箱梁顶推横移时间。
据中铁二十四局柯桥站项目经理潜英飞介绍,项目还引入AI系统,依托数字孪生技术构建三维模型,通过40个高精度传感点实时采集梁体姿态数据,实现毫米级精度准确感知,助力施工全程智能化校核与自动化控制,确保“顶得稳、顶得准、顶得快”,大幅降低对铁路运营的影响。
该AI系统由感知、仿真、控制三大模块组成。感知模块相当于眼睛,集成光栅、拉线传感器、应变片及北斗定位等先进技术,实时监测梁体沉降、应力与位移;仿真模块用于推演,通过数字孪生平台可视化模拟施工全过程;控制模块依托智能算法预测梁体运动趋势,自动纠偏并同步操控36个顶升千斤顶和10个水平顶推千斤顶,开创了铁路多跨桥梁主梁快速更换施工先例。
施工期间,项目团队成功克服精度要求高、交叉干扰大、作业时间紧等多重挑战,顺利将总重4086吨的4跨旧梁顶出,并同步顶进总重4389.6吨的5跨新梁,因为新梁上今后将铺设进出柯桥站的道岔,直接影响列车行驶的方向、路径,要求新梁就位后上下高差、纵横偏差分别控制在2毫米、3毫米内,精度要求极高。常规建设,这样拆旧梁换新梁需要中断铁路营运一周,利用AI控制液压千斤顶群抬升、顶推换梁,时间可控制在6小时左右,且精度有保障。
“利用后半夜铁路封锁停运的六小时,我们完成了轨道接驳、接触网改造、电缆恢复和信号调试等多项配套工程,确保换梁后线路及时开通,列车从施工点安全通过。”上海东华地方铁路开发有限公司宁波项目部负责人樊汝刚说。
设计单位铁四院桥梁院副总工王鹏宇介绍,针对道岔区连续梁改造的特殊结构和受力特点,项目团队建立了高精度有限元分析模型,实现全过程模拟仿真,填补了该领域技术空白。
绍兴城际铁路作为杭绍甬城际铁路的重要组成部分,柯桥站建成投用后,将进一步促进杭州、绍兴、宁波三地融合发展和沿线旅游产业提质升级,有效拓宽城市空间、助力乡村振兴,为人民群众出行提供更多便利。
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