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信息化技术在铁路工程施工中的应用研究

1、研究背景

伴随着施工新技术的不断涌现和信息化、互联网、物联网、数字化制造等技术的迅猛发展，工程建设行业正经历着革命性的变革。特别是在信息化技术的快速发展推动下，信息化技术已成为铁路建设过程的重要工具之一，在铁路施工中信息化发挥着重要的作用，但现阶段的信息化应用还缺少系统的和科学的科学的规划，因此还需要结合项目生产进行探索研究。

2、项目概况

本案例以黔张常铁路站前工程QZCZQ-7标段施工为例，对信息化技术在铁路工程施工中的应用进行分析。

新建黔张常铁路站前工程QZCZQ-7标段信息化应用为例，正线位于湖南桑植和张家界之间，施工里程范围DK167+925～DK205+373.59，线路全长37.136km，为新建时速200公里客货共线有砟双线铁路。本标段主要工程量包括隧道10座合计25.2km，桥梁17座合计7km,涵洞22座1134.36横延米，路基4.91km土石方总量430.52万断面方，铺新轨310.43单线公里，其中正线铺轨279.67km，站线铺轨30.76km。

3、信息化建设目标

利用信息化技术实现对工程建设过程中各类信息的准确采集、快速传递、高效集成、自动分析、智能响应，推动工程施工项目组织、资源配置、安全生产、质量管理、进度管理、成本计算分析的科学体系，形成“信息化工地”建设一整套研究成果。

4、信息化建设思路

（1）由局管理研究院对黔张常项目信息化建设进行策划，子公司参与和协调，项目部负责实施和应用。

（2）建立项目级信息化中心，实现信息化系统的集中办公。

（3）建立满足于项目施工的信息化组织，制定相的信息化应用管理办法，保证信息化系统的正常使用。

（4）加强前端采集系统的引进和研发，保证数据的现场数据的高效采集和传递。

5、信息化应用内容

在张家界预制梁厂建立信息化中心，用于全标段信息化管理。中心分为视频监控区、系统办公区，标段内隧道实现了信号全覆盖。具体信息化应用如下：

（1）远程视频监控

本标段内预制梁厂、所有隧道、部分桥梁都布置了视频监控设备，通过此设备实时将施工情况视频传输到信息化中心，且安排专人值守，在后台可直观掌握现场施工情况。

（2）电子施工日志及电子检验批

标段内所有分部均使用了该系统，管理人员在现场可通过移动端（手机）填报日志，保证施工日志“即时填”、“即时报”，克服事后写“回忆录”补填资料的情况，解决现场资料填写不及时，内业外业“两张皮”的现象。

（3）搅拌站生产动态监控管理系统

标段共计4个自建搅拌站，搅拌均采用可该系统，该系统可对通过远程监控功能实时监控搅拌站生产运行情况。该系统主要监控项目有：混凝土施工配合比，材料计量偏差，混凝土实际浇筑方量与设计方量偏差，混凝土搅拌时间，搅拌站生产任务统计及原材料节超分析，以及其他违规操作行为；监控系统针对不符合要求的混凝土搅拌时间以及原材料计量偏差进行告警通知。

（4）试验室信息管理系统

试验室系统将万能试验机、压力试验机全部纳入信息化监管，对钢筋原材料及半成品的试验频次进行自动采集和分析，实现了试验报告、试验记录自动生成，试验信息的实时传递。

（5）生产技术管理系统

标段内所有的施组、方案、工法、专利的审核都通过该系统工作平台完成，该系统在项目已成熟应用。

（6）成本2.0系统

实现对合同管理、方案预控、责任成本预算、验工计价、变更索赔、数量控制、费用控制、收方结算、核算分析、报表等日常工作。

（7）人员及机械定位

利用高精度GPS定位系统实现对大型机械设备的定位。

（8）隧道门禁系统

标段内隧道进、出口安装了该系统，用于人员和车辆进出的自动登记、定位管理，通过隧道洞口附近安装的LED大屏幕实时显示隧道内施工人员信息，使洞内各区域施工人员信息更加形象和直观。

（9）预制构件二维码

将每一个预制构件的相关信息制作成二维码标签，二维码从构件生产开始就与构件进行关联，在现场可通过PDA、APP等方式扫描二维码查看构件的信息，完成从生产到施工全过程信息绑定与追踪，实现对构件质量、进度的全过程管理。

（10）隧道围岩变形监控测量

该系统是结合隧道施工研发的，是采用激光测距的方法24小时在线监测隧道拱顶下沉、隧道净空变化,即利用前端采集设备采集数据，通过数据传输箱实时将监测数据上传至监测平台，进行后台的分析，系统自动将其分析结果发送至APP端，实现数据各参建之间的共享，保证隧道安全施工，较传统的方法更高效、直观、精确。

（11）安全隐患排查系统

该系统对现场存在的质量、安全等进行排查，通过移动端APP随手拍、随时报、随时处理、随时查询。

（12）架桥机安全监控系统

基于本项目研发了技术BIM+GIS的架桥安全监控系统，实现架梁各工况的监控数据的实时可视化展现，并通过APP将监控数据发送至相关人员。

（13）路基连续压实系统

路基施工是铁路施工的难点，为保证路基施工质量和进度，特引进该系统，该系统将采集相关压实数据，并将其实时的传输至系统中进行分析，压路机司机通过现场显示终端可以直观掌握压实变数和行驶轨迹，掌握每个区域的压实状况，准确指导碾压作业。系统平台还提供了相对开放的数据查询功能，各级管理人员可随时查看任意一段路基的各填筑层压实信息，质量管理更加有效。

（14）预应力张拉

预应力自动张拉系统集成了机械技术、传感技术、计算机网络技术，利用 1台主机控制4台千斤顶同步平衡张拉，一键式操作实现张拉过程的自动化控制，保证两端平衡张拉，张拉力与伸长值的实时监测，张拉结果自动生成。可进行预应力张拉智能化施工和数据信息化管理，确保施工质量和设备安全。

（15）智能压浆

智能循环压浆系统将浆液水胶比的检测根据加入物料（水、水泥、压浆剂）的重量自动计算浆液水胶比，通过仪表箱内的检测仪，对压浆管道内的压力数据进行监测，控制系统根据实时反馈的数据对压浆进行调节控制，保证沿途压力损失后的管道内压力仍然满足规范要求的最低压力值。

（16）自动静载

预制梁自动静载试验系统主要由试验主控装置、加载执行装置、荷载测量装置、挠度测量装置等几部分组成，共完成了静载试验2次。系统实现了对多台千斤顶的集中同步控制，实现了数据自动采集、实时传输和快速分析。提高了加载的同步性，大大减少了操作人员，提高了试验精度，实现了后台的远程监督。

（17）BIM技术应用

本标段采用了倾斜摄影、Revit建立了标段内地形、线下工程和梁场等模型，通过模型应用了铁路梁场生产管理系统、研发了3D作业指导书系统。

6、本项目信息化技术应用总结

该项目信息化建设为铁路工程施工信息化建设的示范项目，通过建立信息化中心，实现了信息化各业务系统的集中办公和远程视频监控，为项目生产的提供了可视化的数据支撑，为项目管理人员提供了决策依据，尤其前端信息采集系统的应用，极大的促进了现场施工进度，保证了施工质量。

7、个人经验与心得

针对本项目信息化的应用取得的成果和还需改进的地方，个人总结了以下几点建议。

（1）促进对信息化技术观念的转变

不少企业反映，领导对信息化重视不够，对信息化不能正确理解，企业信息化意识淡薄，思想陈旧。只有转变这种思想才能推行信息化。

（2）加强对信息化方面的投入

比如资金、和人员、软硬件

（3）加强专业信息化管理人才的培养

在企业内部发掘一些功底强劲的人员，并实施严格的培训，使他们达到专业信息化管理的要求，便于提高运用信息技术的能力。由于人员缺少，尤其的在项目信息化实施过程中变成孤军奋战。

（4）实现各业务系统的数据共享

中铁四局集团有限公司企业简介：

1、3D作业指导书系统：该系统利用BIM模型的立体、可视化、全角度等特点，将BIM技术与传统的作业指导书结合，以施工技术指标、资源配置、工艺要点为核心，以工艺流程为主线、模型为载体，达到可视化指导现场施工、易于学习掌握的目的。

2、板式无砟轨道精调系统：为实现CRTS III型无砟轨道板精调施工过程的精细化管理，将“轨道板翘曲现场检测、精调、灌浆后复测、平顺性检测”等过程数据集中进行分析管理，同时在长轨精调之前，利用采集的逐枕数据预测逐枕扣件类型，使长轨道精调阶段扣件更换率最低，从而实现轨道板精调过程全信息化管理。

3、隧道安全智能监控系统：该系统采用激光测距的方法24小时在线监测隧道拱顶下沉、隧道净空、整体沉降变化来代替人工利用全站仪或水准仪对每个测点逐个进行测量，彻底解决传统方法测量时间长、操作频繁、误差大、非实时监测等问题，达到省时、省力、准确、及时，节约成本提高工作效率。

4、无人机航拍建模技术：机载雷达与倾斜摄影相结合，同被动光学传感器以及IMU/DGPS系统的集成将给整个工程测绘领域产生一场新的技术革命。该技术在工程项目管理中可实现：可视化的施工调查、场地规划、临建布置以及智能化的土方测量。

5、桥墩沉降自动化测量系统（测试中）：桥墩沉降自动化测量系统采用全新的测量技术，即通过感知光斑的位置来判断被观测对象的沉降值，精度可达到ｍｍ级。将仪器固定在墩身外侧沉降监测点处。仪器根据系统设定的时间测量相邻桥墩的竖向相对位置，根据前后两次数值变化分析桥墩沉降量。本系统软硬件开发完成后，可在线路施工期、运营期各类需要沉降监测的结构物中应用。

6、深基坑全天候监测系统：深基坑全天候监测系统可实现对围护桩沉降、桩体应力、钢支撑轴力、地下水位、围护结构深部水平位移、周边建筑变形等项目的自动化监测，具备数据分析处理、安全评估、预警反馈、曲线及报表输出和综合管理等应用功能。