鐵路軌道工程數(shù)智化建造技術(shù)研究與實踐

王森榮

（浙江天鐵實業(yè)股份有限公司, 浙江 臺州 317200）

0 引言

智能化是鐵路發(fā)展的必然方向、是鐵路現(xiàn)代化的標(biāo)志, 隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)及BIM技術(shù)的發(fā)展[1］, 鐵路建造和運(yùn)維過程融入數(shù)字化、信息化和智能化技術(shù), 可極大提升項目質(zhì)量、效率和管理水平。推進(jìn)設(shè)計、施工和維護(hù)的平臺軟件、智能裝備、數(shù)據(jù)智能分析是當(dāng)前我國鐵路智能化發(fā)展的主要工作。

黨的十九大報告提出“交通強(qiáng)國”戰(zhàn)略, 給鐵路行業(yè)轉(zhuǎn)型升級指明了方向, 我國鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃中已提出“大力促進(jìn)數(shù)字化、信息化、智能化鐵路建設(shè)”[2］。在政策和需求的引領(lǐng)下, 開展鐵路全生命周期數(shù)智化技術(shù)應(yīng)用, 將極大提升我國鐵路建設(shè)和運(yùn)維的現(xiàn)代化管理水平, 進(jìn)一步保障鐵路的安全運(yùn)營。

軌道結(jié)構(gòu)直接設(shè)置在路基、橋梁和隧道等下部基礎(chǔ)上, 下部基礎(chǔ)的變形直接影響軌道平順性和穩(wěn)定性, 軌道工程建造質(zhì)量和精度直接影響高速動車組運(yùn)營的安全性、舒適性。軌道傳統(tǒng)建設(shè)模式是設(shè)計以施工圖紙為主進(jìn)行成果交付, 施工單位按圖施工。目前設(shè)計工作已逐漸向數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)變, 依托數(shù)字化（BIM）設(shè)計成果, 實現(xiàn)數(shù)字信息化和智能化產(chǎn)品制造和施工, 但智能建造仍處于起步階段[3］。為了保證高平順和高穩(wěn)定的建造和運(yùn)營維護(hù)質(zhì)量, 鐵路軌道工程構(gòu)建數(shù)智化技術(shù)是行業(yè)發(fā)展趨勢, 有利于推動我國鐵路現(xiàn)代化水平的提高。

1 鐵路軌道工程數(shù)智化建造實現(xiàn)方式

軌道工程數(shù)智化建造路線可按數(shù)字化、信息化、智能化分階段實施推進(jìn)（見圖1）, 最終實現(xiàn)鐵路智慧化運(yùn)營[4-5］。

圖1 鐵路軌道工程數(shù)智化建造實現(xiàn)方式

1.1 數(shù)字化

數(shù)字化是開展工廠制造、現(xiàn)場施工和運(yùn)營維護(hù)等信息化、智能化的基礎(chǔ), 軌道工程首先需實現(xiàn)設(shè)計、制造、施工和運(yùn)營維護(hù)的數(shù)字化, 通過數(shù)字化提升工作效率和質(zhì)量。

（1）設(shè)計數(shù)字化。設(shè)計數(shù)字化是基礎(chǔ), 實現(xiàn)動態(tài)、協(xié)同和可視化的智能設(shè)計是工廠制造、施工鋪設(shè)和運(yùn)營維護(hù)數(shù)字化的基礎(chǔ)。軌道設(shè)計首先需實現(xiàn)設(shè)計成果的數(shù)字化, 實現(xiàn)將設(shè)計成果由傳統(tǒng)施工圖表達(dá)轉(zhuǎn)化為數(shù)字成果表達(dá)。

基于線路平縱斷面、路隧橋結(jié)構(gòu)布置、軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)等, 對直線段、圓曲線、緩和曲線、豎曲線等不同地段的軌道結(jié)構(gòu), 對鋼軌、扣件、軌道板、底座等進(jìn)行計算分析, 在統(tǒng)一編碼體系下, 建立軌道數(shù)字設(shè)計模型, 形成數(shù)字化設(shè)計（如BIM）成果。并可進(jìn)行工程建設(shè)精準(zhǔn)工程量計算與實物成本計量。

實現(xiàn)軌道工程（包括鋼軌、扣件、軌道板、底座等）的類型、尺寸、坐標(biāo)等數(shù)字化設(shè)計, 形成數(shù)字化設(shè)計文件。數(shù)據(jù)文件直接指導(dǎo)全站儀、軌檢小車等進(jìn)行現(xiàn)場施工, 軌道板等工廠化制造, 以及軌道板、底座和鋼軌鋪設(shè)。

（2）軌道部件產(chǎn)品制造數(shù)字化。軌道部件產(chǎn)品（如軌道板）的制造數(shù)字化包括模板測量檢測、鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力張拉、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)、軌道板成品驗收及生產(chǎn)過程管控等數(shù)字化, 制造裝備和儀器數(shù)字化是實現(xiàn)產(chǎn)品制造數(shù)字化的關(guān)鍵。軌道板及模具測量檢測主要采用數(shù)字化的全站儀及激光掃描裝備, 鋼筋張拉和混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)需采用數(shù)字化裝備和管控手段。

（3）軌道施工鋪設(shè)和裝備數(shù)字化。軌道施工鋪設(shè)需實現(xiàn)機(jī)械化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變, 施工裝備的數(shù)字化是軌道建造過程信息化和智能化的基礎(chǔ)。軌道施工測量和精調(diào)以采用全站儀和軌檢小車為主, 其均為數(shù)字化裝備, 在混凝土施工澆筑、軌道板精調(diào)、扣件安裝等過程還需加強(qiáng)裝備和管控的數(shù)字化。

（4）軌道運(yùn)維裝備和過程管理數(shù)字化。軌道運(yùn)維需全面實現(xiàn)定期檢測和實時監(jiān)測的數(shù)字化、人工巡檢和視頻照片等數(shù)字化管理, 以及運(yùn)營維護(hù)裝備數(shù)字化和軌道狀態(tài)數(shù)字化管理, 為實現(xiàn)軌道運(yùn)維的信息化和智能化奠定基礎(chǔ)。

1.2 信息化

信息化主要是在數(shù)字化基礎(chǔ)上, 依托平臺開展信息交互、實時聯(lián)動、信息協(xié)同, 提升進(jìn)度控制、質(zhì)量控制和成本控制。根據(jù)建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理、運(yùn)營維護(hù)單位的不同需求, 圍繞建設(shè)進(jìn)度、精度、質(zhì)量、成本、安全等不同目標(biāo), 可建立各等級的信息管控平臺[6］。

（1）中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱國鐵集團(tuán)）鐵路工程管理平臺中的軌道板精調(diào)測量管理系統(tǒng)等子系統(tǒng), 作為信息化總平臺（一級平臺）, 針對重要和關(guān)鍵數(shù)據(jù)實現(xiàn)信息管控, 對各下級平臺實時交互的重點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總體管控。

（2）建設(shè)單位建立軌道建造全過程信息化平臺（二級平臺）, 主要對設(shè)計、制造、施工等建造全過程進(jìn)行軌道工程進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等分析和管控, 并與一級平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交互。

（3）施工單位建立施工信息化平臺（三級平臺）, 圍繞進(jìn)度、質(zhì)量、成本、安全等施工核心建立精細(xì)化全面的管控平臺, 實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和軌道建造的內(nèi)部管控。

（4）制造單位建立產(chǎn)品制造管控平臺（四級平臺）, 針對產(chǎn)品原材料、檢測檢驗、各工序生產(chǎn)等建立精細(xì)化管理平臺, 全面實現(xiàn)產(chǎn)品制造全過程管控, 實現(xiàn)制造單位的內(nèi)部管控。

（5）運(yùn)營維護(hù)單位建立軌道運(yùn)維管控平臺, 作為軌道全生命周期運(yùn)營維護(hù)平臺, 主要面向鐵路運(yùn)維部門實現(xiàn)軌道運(yùn)維信息化和智能化管控, 建造全過程信息化平臺作為基礎(chǔ), 形成鐵路全生命周期的運(yùn)維管理平臺, 實現(xiàn)運(yùn)維部門的內(nèi)部管控, 并與一級平臺進(jìn)行實時交互。

1.3 智能化

智能化是在數(shù)字化和信息化基礎(chǔ)上引入智能感知、智能傳輸、智能分析等技術(shù), 實現(xiàn)軌道工程建造和運(yùn)營維護(hù)的自感知、自決策、自管控。軌道智能化目標(biāo)和實現(xiàn)方式如下[7］：

（1）智能設(shè)計。軌道智能設(shè)計關(guān)鍵是實現(xiàn)動態(tài)化和協(xié)同化設(shè)計, 設(shè)計方案能根據(jù)各專業(yè)接口變化、工程實施偏差和實際條件變化, 實現(xiàn)設(shè)計方案和成果文件的動態(tài)設(shè)計（如根據(jù)實測線路基礎(chǔ)面高程、線下基礎(chǔ)分界里程、長度等實時數(shù)據(jù), 動態(tài)調(diào)整軌道鋪設(shè)精調(diào)數(shù)據(jù), 消除前序過程的施工偏差, 實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計）。并對設(shè)計方案進(jìn)行智能計算分析、碰撞檢查和復(fù)核、圖紙生成、工程量計算和概算分析。

軌道工程智能設(shè)計需與路基、橋梁、隧道、線路站場、通信信號等各專業(yè)開展協(xié)同設(shè)計, 確保接口數(shù)據(jù)的實時更新準(zhǔn)確, 通過軌道建造信息智能平臺實現(xiàn)各專業(yè)、各階段的信息共享和協(xié)同。設(shè)計成果以數(shù)字化、可視化等方式實時動態(tài)與智能建造平臺進(jìn)行交互, 滿足制造和施工需求。

（2）智能制造和施工。建立智能建造平臺, 研發(fā)系列智能機(jī)械化裝備, 利用智能感知、智能傳輸、智能分析等技術(shù), 實現(xiàn)軌道預(yù)制構(gòu)件工廠化的智能制造、軌道施工鋪設(shè)的智能化, 以及質(zhì)量、精度、進(jìn)度、安全等數(shù)智化管控。

（3）智能運(yùn)營維護(hù)[8］。建立軌道智能運(yùn)維平臺, 實現(xiàn)軌道工程運(yùn)營期信息實時傳輸交互、大數(shù)據(jù)分析、診斷評估、預(yù)警預(yù)報等功能, 主要包括專項檢測車、沉降評估、狀態(tài)監(jiān)測等數(shù)據(jù)分析, 實現(xiàn)定期檢測和實時監(jiān)測相結(jié)合的智能運(yùn)維。

（4）建立智能分析決策系統(tǒng)。建立軌道設(shè)計、制造、施工和運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)庫, 建立結(jié)構(gòu)精度、材料特性、質(zhì)量控制、軌道狀態(tài)等評價數(shù)據(jù)庫, 建立預(yù)警預(yù)報數(shù)據(jù)庫, 建立各類軌道病害及整治預(yù)案等, 在智能建造和運(yùn)維平臺建立自分析、自診斷、自決策智能決策系統(tǒng), 實現(xiàn)智能分析、預(yù)警預(yù)報和輔助決策。

2 軌道工程BIM設(shè)計

BIM技術(shù)具有數(shù)字化、可視化、多維化、協(xié)同性、模擬性等特點(diǎn), 貫穿鐵路設(shè)計、施工、運(yùn)營、維護(hù)等全生命周期, 多專業(yè)協(xié)同設(shè)計, 多階段無縫銜接, 最大化實現(xiàn)信息交互和共享, 減少建造過程變更設(shè)計, 節(jié)約資源, 改變傳統(tǒng)的設(shè)計建造方式。

鐵路軌道主要由鋼軌、扣件、有砟道床或無砟道床、道岔等組成, 創(chuàng)建集構(gòu)件三維模型與信息屬性的信息模型, 形成軌道構(gòu)件庫。創(chuàng)建軌道工程數(shù)字模型, 通過構(gòu)件庫和數(shù)字模型, 設(shè)置構(gòu)件與數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系, 實現(xiàn)鐵路全線軌道三維數(shù)字信息模型, 數(shù)字信息模型與三維數(shù)字模型相輔相成, 構(gòu)成軌道信息模型（BIM模型, 見圖2）。

圖2 軌道BIM設(shè)計

鐵路軌道BIM設(shè)計解決方案主要由兩部分組成, 即創(chuàng)建軌道構(gòu)件參數(shù)化模型和以數(shù)據(jù)驅(qū)動方式沿線路定位組裝構(gòu)件模型。

（1）依據(jù)《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》, 對軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類與編碼。針對道床板、底座等尺寸隨線型、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變化的零構(gòu)件, 附加類型參數(shù)屬性形成參數(shù)化模型, 通過修改長度、寬度、高度、超高角度等參數(shù), 形成同一構(gòu)件在路基、橋梁、隧道不同線下基礎(chǔ)和直線、曲線不同線型段布置的族模型。

（2）依托《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)》和軌道設(shè)計數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn), 對軌道結(jié)構(gòu)在平面圓曲線、緩和曲線、直線地段, 縱斷面曲線、直線地段及不同路基、橋梁、隧道基礎(chǔ)的工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、專業(yè)設(shè)計和協(xié)同設(shè)計, 形成軌道BIM數(shù)字模型, 同時結(jié)合參數(shù)化族模型, 實現(xiàn)構(gòu)件模型沿線路特性的實例化設(shè)置, 實現(xiàn)BIM正向設(shè)計。

依據(jù)BIM模型生成軌道BIM數(shù)字模型, 包含鋼軌、軌枕、軌道板與底座等幾何數(shù)據(jù)絕對坐標(biāo)值與相對坐標(biāo)值、方位角、超高、坡度、配板等。軌道數(shù)字模型作為BIM設(shè)計的成果之一, 為BIM模型創(chuàng)建、軌道結(jié)構(gòu)制造與施工現(xiàn)場鋪設(shè)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 軌道板制造信息化和智能化

3.1 總體技術(shù)方案

軌道板制造采用流水線作業(yè), 集成自動化控制、信息化傳輸、機(jī)械化作業(yè)于一體, 實現(xiàn)各制造工序的連續(xù)、可控。以軌道板內(nèi)埋入的RFID電子標(biāo)簽為媒介, 貫通軌道板制造全過程信息, 改變信息碎片式管理模式, 實現(xiàn)快速追溯過程信息, 實現(xiàn)生產(chǎn)信息化管控。實現(xiàn)軌道板混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力張拉等智能控制, 以及管控數(shù)據(jù)的自動采集和自動分析, 促進(jìn)工廠對智能設(shè)備和工藝的改進(jìn)。對每塊軌道板自動生成檢驗批、制造技術(shù)證明書, 改變手動記錄模式, 提升制板效率及軌道板精度。軌道板制造檢測和驗收、自動張拉、養(yǎng)護(hù)等數(shù)據(jù), 實現(xiàn)信息共享及信息查詢、歸檔、統(tǒng)計和分析等。建立軌道板信息智能化平臺, 針對實時動態(tài)數(shù)據(jù)實現(xiàn)自分析、自診斷、自評估。

3.2 軌道板制造智能管控平臺

在軌道板制造過程中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 軌道板內(nèi)植入RFID芯片, 建立軌道板全過程生產(chǎn)智能管控平臺[9-10］（見圖3）, 對生產(chǎn)過程中鋼筋制作安裝、模板質(zhì)量檢驗、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉、拌合站管理、混凝土養(yǎng)護(hù)、軌道板驗收等全過程進(jìn)行管理和追蹤。

圖3 軌道板制造智能管控平臺架構(gòu)

智能管控平臺根據(jù)生產(chǎn)過程上傳信息, 實現(xiàn)智能分析和處理, 以及生產(chǎn)計劃管理、原材料管理、工序流程管控、智能預(yù)警等功能。平臺可動態(tài)對各生產(chǎn)要素（包括鋼筋、模具、設(shè)備和人員信息等）進(jìn)行管理控制。

生產(chǎn)線主要功能設(shè)備由動力電源與機(jī)械、計算機(jī)控制與電器、電液伺服工作系統(tǒng)、監(jiān)測檢驗系統(tǒng)等組成。智能管控平臺與軌道板生產(chǎn)流水線實現(xiàn)互聯(lián)互通, 自主控制模型清理、預(yù)埋件安裝、鋼筋綁扎安裝、張拉桿安裝、預(yù)應(yīng)力筋張拉、模具平面度檢測、鋼筋網(wǎng)絕緣檢測、混凝土澆筑、振動成型與壓花、蒸汽養(yǎng)護(hù)、放張預(yù)應(yīng)力、脫模等主要工序。

3.3 軌道板制造主要流程技術(shù)管控

軌道板制造全過程工藝流程信息化管控主要包括：計劃與進(jìn)度、模板精度、混凝土拌合攪拌、鋼筋綁扎、鋼筋入模、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉、混凝土澆筑、軌道板養(yǎng)護(hù)、預(yù)應(yīng)力放張與脫模、封錨與水養(yǎng)、緩存與濕養(yǎng)、成品檢試驗等。通過在軌道板智能管控平臺系統(tǒng)實時記錄、實時共享和交互傳輸, 達(dá)到制作過程的監(jiān)控管理。

軌道板預(yù)應(yīng)力鋼筋采用智能同步放張技術(shù), 混凝土澆筑采用自動布料振搗技術(shù), 軌道板靜置、升溫、恒溫、降溫的養(yǎng)護(hù)采用自動溫控系統(tǒng)控制等主要核心工序, 其均通過軌道板智能管控平臺實現(xiàn)智能管控。

4 軌道鋪設(shè)信息化和智能化

4.1 總體技術(shù)方案

軌道鋪設(shè)信息化和智能化首先是構(gòu)建軌道建造全過程的信息智能管控平臺, 以數(shù)字化（BIM）設(shè)計成果和施工過程數(shù)據(jù)為核心, 利用數(shù)字化設(shè)計成果將軌道板工廠制造、安裝鋪設(shè)、鋼軌精調(diào)等過程與信息管控平臺進(jìn)行互聯(lián)互通, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息實時交互, 對軌道施工全過程進(jìn)行智能管控, 實現(xiàn)施工過程的監(jiān)控管理, 從而實現(xiàn)對軌道精度、質(zhì)量和進(jìn)度的智能管控（見圖4）。

圖4 軌道工程信息化和智能化建造技術(shù)總體方案

軌道工程信息智能管控平臺數(shù)據(jù)庫主要由設(shè)計數(shù)字化成果及施工過程數(shù)據(jù)組成。實現(xiàn)軌道工程建造智能管控關(guān)鍵是實現(xiàn)數(shù)字化（BIM）設(shè)計和施工過程信息的實時交互。構(gòu)建信息智能管控平臺是實現(xiàn)信息化和智能化的主要手段。

4.2 實現(xiàn)方式

以板式無砟軌道為例, 軌道工程施工過程主要包括：下部基礎(chǔ)測量復(fù)核、底座板模板放樣和混凝土澆筑、自密實混凝土灌注、軌道板鋪設(shè)精度與復(fù)測、長鋼軌鋪設(shè)和精調(diào)等[11］。結(jié)合我國鐵路軌道工程目前的施工工藝, 提出信息化和智能化鋪設(shè)主要方案如下：

（1）利用數(shù)字化設(shè)計成果, 并根據(jù)線路基礎(chǔ)面高程、線下基礎(chǔ)分界里程、長度等實測數(shù)據(jù), 在建造管控平臺實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計修正, 或采用軌道BIM模型, 動態(tài)調(diào)整軌道鋪設(shè)和精調(diào)數(shù)據(jù), 使設(shè)計數(shù)據(jù)滿足現(xiàn)場實際工程狀況, 達(dá)到軌道結(jié)構(gòu)動態(tài)化設(shè)計。

（2）根據(jù)軌道動態(tài)設(shè)計成果數(shù)據(jù), 對底座板進(jìn)行放樣。采用信息化手簿和工裝, 手簿與全站儀進(jìn)行連接, 手簿下載或?qū)雱討B(tài)設(shè)計數(shù)據(jù), 利用放樣軟件指揮全站儀對底座板角點(diǎn)進(jìn)行自動放樣, 同時獲取放樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過手簿實時傳輸至平臺。

（3）根據(jù)底座板放樣點(diǎn)坐標(biāo)的高程數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行對比, 可自動得出底座板角點(diǎn)的混凝土澆筑厚度, 從而保證底座板表面高程精度要求。若計算得出的底座板厚度不滿足要求, 則需對下部基礎(chǔ)進(jìn)行處理, 從而消除前序工程施工偏差。

（4）根據(jù)軌道動態(tài)設(shè)計數(shù)據(jù), 對軌道板進(jìn)行粗鋪。同底座板放樣, 對軌道板角點(diǎn)進(jìn)行自動放樣, 同時獲取放樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù), 通過手簿實時傳輸至平臺。

（5）根據(jù)軌道板放樣點(diǎn)坐標(biāo)的高程數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行對比, 可自動得出自密實混凝土的澆筑厚度, 若計算得出的自密實混凝土厚度不滿足要求, 則需對底座板進(jìn)行處理, 從而消除前序工程施工偏差。

（6）粗鋪軌道板后進(jìn)行精調(diào)。采用信息化手薄和工裝, 手簿與全站儀進(jìn)行連接, 手簿下載或?qū)雱討B(tài)精調(diào)數(shù)據(jù), 指揮全站儀進(jìn)行精調(diào), 精調(diào)完成后數(shù)據(jù)信息通過手簿實時上傳至平臺。

（7）對軌道板粗鋪和精調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 平臺可計算出自密實混凝土厚度, 對于超限點(diǎn)平臺進(jìn)行預(yù)警預(yù)報, 在灌注自密實混凝土前進(jìn)行整治, 消除隱患。

（8）平臺進(jìn)一步對施工過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 現(xiàn)場數(shù)據(jù)均滿足要求后進(jìn)行自密實混凝土澆筑, 保證軌道結(jié)構(gòu)施工精度。

（9）長鋼軌精調(diào)通過精調(diào)小車進(jìn)行, 小車獲取長鋼軌精度數(shù)據(jù)后上傳平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析, 得出各扣件處調(diào)整量（即軌距塊和調(diào)高墊板調(diào)整數(shù)據(jù)）, 指導(dǎo)長鋼軌精調(diào)。

5 軌道工程建造數(shù)智化技術(shù)應(yīng)用實踐

5.1 構(gòu)建軌道信息智能化平臺

根據(jù)無砟軌道設(shè)計建造智能化要求, 構(gòu)建了建造全過程智能管控平臺（建設(shè)單位級、二級平臺）, 并與鐵路工程管理平臺（一級平臺）進(jìn)行信息交互, 實現(xiàn)軌道工程建造質(zhì)量全面管控。

（1）實現(xiàn)無砟軌道建造全過程精度管控：重點(diǎn)對下部基礎(chǔ)面高程及軌道各結(jié)構(gòu)部件的精度偏差等實現(xiàn)了高精度管控。

（2）實現(xiàn)無砟軌道建造全過程進(jìn)度管控：重點(diǎn)對路橋隧等線下基礎(chǔ)線路復(fù)測、底座板鋪設(shè)、軌道板粗鋪和精調(diào)、混凝土灌注、鋼軌精調(diào)等進(jìn)行進(jìn)度管控。

（3）實現(xiàn)預(yù)警預(yù)報功能, 保障各項工序施工前、施工時和完成后的質(zhì)量管控。

（4）實現(xiàn)對軌道工程材料的檢驗批、質(zhì)量驗收等信息化。對無砟軌道建造過程實時記錄和標(biāo)準(zhǔn)化管理, 實現(xiàn)質(zhì)量追溯。

（5）建立智能專家分析系統(tǒng), 實現(xiàn)精度、質(zhì)量、進(jìn)度等智能分析。為智能統(tǒng)計分析、診斷評估、整治建議等提供智能輔助決策。

5.2 研發(fā)系列信息交互裝備和軟件

研發(fā)了手簿（與全站儀交互的便攜式智能測控設(shè)備）、長鋼軌精調(diào)小車信息化裝置（實現(xiàn)小車數(shù)據(jù)與平臺實時交互）, 以及底座板和軌道板鋪設(shè)精調(diào)裝備。目前還在研發(fā)雙塊式無砟軌道和板式軌道自動精調(diào)一體化裝備。研發(fā)了設(shè)計、制造、鋪設(shè)精調(diào)等系列軟件。

5.3 工程應(yīng)用

研發(fā)的系列裝備、軟件平臺等系統(tǒng), 在昌贛、商合杭、黃黃等高鐵進(jìn)行了全面推廣應(yīng)用, 取得了良好效果。全線軌道實現(xiàn)了數(shù)字化和動態(tài)化設(shè)計, 軌道板內(nèi)設(shè)置RFID芯片, 在軌道板廠實現(xiàn)了制板全過程的信息管控和主要工序工藝的智能化。

建立了建造信息智能化平臺, 針對昌贛、商合杭高鐵的CRTSⅢ型板式無砟軌道和黃黃高鐵的雙塊式無砟軌道, 初步實現(xiàn)了無砟軌道施工過程的信息化和智能化, 以及軌道建造質(zhì)量和精度全面管控, 對底座板厚度、自密實混凝土厚度、軌道板精調(diào)等進(jìn)行了重點(diǎn)管控, 消除了施工過程的誤差和隱患, 建立了專家智能分析系統(tǒng), 實現(xiàn)了智能分析輔助決策。

6 結(jié)論與展望

針對鐵路軌道工程數(shù)智化建造技術(shù)進(jìn)行研究和探討, 提出軌道數(shù)智化應(yīng)融合計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信、智能感知、數(shù)據(jù)倉儲、數(shù)字測控、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)挖掘和海量信息處理顯示等技術(shù), 以數(shù)字信息智能分析為基礎(chǔ)構(gòu)建軌道信息智能平臺, 實現(xiàn)軌道工程設(shè)計、制造、施工鋪設(shè)和運(yùn)營維護(hù)的信息化和智能化, 得出如下主要結(jié)論：

（1）數(shù)字化是開展制造、施工和運(yùn)維等信息化、智能化的基礎(chǔ), 軌道工程首先需實現(xiàn)設(shè)計、制造、施工和運(yùn)營維護(hù)的數(shù)字化。信息化主要是在數(shù)字化基礎(chǔ)上, 依托平臺開展信息交互、實時聯(lián)動、信息協(xié)同, 提升進(jìn)度控制、質(zhì)量控制和成本控制。根據(jù)各單位的不同需求, 可建立不同等級的信息化平臺。智能化是在數(shù)字化和信息化的基礎(chǔ)上, 引入智能感知、智能傳輸、智能分析等技術(shù), 實現(xiàn)軌道工程建造和運(yùn)營維護(hù)的自感知、自決策、自管控。

（2）軌道工程建造信息化關(guān)鍵是實現(xiàn)數(shù)字化和動態(tài)化設(shè)計, 依托平臺開展信息交互、實時聯(lián)動、信息協(xié)同, 提升進(jìn)度控制、質(zhì)量控制和成本控制, 提升建造質(zhì)量和效率。

（3）針對CRTSⅢ型板式和雙塊式無砟軌道, 在昌贛、商合杭、黃黃等高鐵實現(xiàn)了軌道設(shè)計、制造和施工全過程的數(shù)字化、信息化和一體化, 研發(fā)了建造成套工藝、軟件裝備和智能化平臺, 實現(xiàn)了軌道工程建造過程的全面監(jiān)管, 進(jìn)一步提升了我國軌道工程建造管理水平。

針對軌道工程運(yùn)維數(shù)智化, 后續(xù)可從以下3個方面進(jìn)行研究：

（1）建立鐵路軌道運(yùn)維信息智能平臺, 構(gòu)建軌道工務(wù)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸交互、病害診斷、安全分析評估、預(yù)警預(yù)報等功能, 面向運(yùn)維部門實現(xiàn)軌道工程運(yùn)維的信息化和智能化。

（2）運(yùn)維信息智能平臺基于上述信息數(shù)據(jù), 開展大數(shù)據(jù)分析、關(guān)聯(lián)性分析等智能分析、診斷和評估, 建立軌道運(yùn)維智能專家分析和決策系統(tǒng), 進(jìn)行軌道病害及狀態(tài)預(yù)警預(yù)報和及時維護(hù)等[12-13］。

（3）開展軌道結(jié)構(gòu)定期檢測和實時監(jiān)測相結(jié)合是實現(xiàn)運(yùn)維智能化的有效方式。實現(xiàn)智能檢測關(guān)鍵是實現(xiàn)對軌道檢測車等檢測大數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和智能分析, 實現(xiàn)智能監(jiān)測關(guān)鍵是實現(xiàn)對軌道服役狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析, 在此基礎(chǔ)上對檢測和監(jiān)測進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析, 達(dá)到對軌道狀態(tài)的精準(zhǔn)分析[14-15］。