中國高鐵接觸網智能化施工理念的探究

趙靜 楊蓮 武玉傳

摘 要：從中國高鐵技術發(fā)展史，可以看出，列車速度越來越高，運營安全系數(shù)要求越來越高，接觸網作為高鐵供電系統(tǒng)的重要組成部分，與機車受電弓之間的弓網關系就顯得尤為重要，而反觀國內接觸網施工現(xiàn)場的主力軍依然是勞務人員，所具備的專業(yè)技能堪憂，工藝、工法還是沿用傳統(tǒng)的方式在進行，這一切都存在著極大的人為不確定因素。

關鍵詞：中國高鐵;智能化;施工理念;探究

中圖分類號：U29-39 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）19-0198-02

0 引言

中國高速鐵路（CHSR）是指新建設計開行250公里/小時（含預留）及以上動車組列車、初期運營速度不小于200公里/小時的客運專線鐵路。多種分檔法定為：時速140公里以下稱為常速;時速140～160公里稱為快速;時速160～200公里稱為準高速;時速200～400公里稱為高速;時速400公里以上稱為更高速。時速600公里以上稱為特高速。時速1000公里以上稱為音速。時速1260公里以上稱為超音速。進入21世紀以來，尤其是近十年間中國高鐵技術突飛猛進，而我國高鐵建設成績也是有目共睹：中國高鐵作為國家名片，號稱中國新的四大發(fā)明，在國際高鐵市場的地位同樣不容小覷。

1 中國高鐵接觸網施工現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)接觸網施工簡介

（1）圖紙會審還停留在傳統(tǒng)會審階段，全憑一線工程技術人員的理論和現(xiàn)場經驗慣性進行。（2）施工測量還需人工定測，精度因人而異，精度有待進一步提高。（3）施工安裝僅部分實現(xiàn)機械化，大部分還需人工操作。（4）接觸網絕緣、導通測試、冷滑試驗理論概念模糊，測量數(shù)據不具備權威性，現(xiàn)場操作繁瑣。（5）接觸網零部件大量采用栓接，安裝繁瑣，穩(wěn)定性差。（6）設備分段絕緣器正式運營后不穩(wěn)定，是影響弓網關系的關鍵因素。（7）設備隔離開關在正式投入運營，頻繁操作后，存在分合閘不到位的現(xiàn)象，存在極大的安全質量隱患。（8）檔案資料沿用傳統(tǒng)紙質版移交，不能與施工同步，過程資料相關數(shù)據缺乏實效性，存在人為因素。（9）驗收移交沿用傳統(tǒng)方式進行，費時勞力，實際效果不好。（10）對工機具智能化研發(fā)重視度不夠，使用傳統(tǒng)工機具需要投入大量人員，存在人為不確定因素，質量隱患不可排除。

1.2 存在問題分析

（1）對中國高鐵接觸網施工質量重視度不高，沒有上升到國家級重視層面，一線施工滿足于現(xiàn)有施工工法和工藝水平，科技創(chuàng)新投入不足，沒有全局智能化施工理念，沒有科技創(chuàng)新長遠規(guī)劃，更談不上詳細實施計劃了。（2）誠然近年來，接觸網施工的機械化水平大大提高，許多先進工機具投入使用，如：接觸網腕臂、吊弦自動化預配生產線、H型鋼柱智能安裝系統(tǒng)裝置、隧道吊柱自動打孔安裝裝置、輕型數(shù)顯式彈性吊索安裝儀、背負式電連接壓接設備、手動液壓斷線鉗、鐵路鋰電高速切割機、高鐵鋰電精密擰緊系統(tǒng)、腕臂偏移測量儀、旋轉剝線鉗等智能專業(yè)工具，提高施工精度及施工效率，防范施工風險，為精品工程實施提供工具保障，但是由于沒有智能化施工全局意識，因此大多都是各自為戰(zhàn)，自我探索發(fā)展，并且由于施工單位自身科技創(chuàng)新研發(fā)理論能力有限，沒有權威專家或高校的專業(yè)人士加入，研發(fā)的新工機具大多是華而不實，現(xiàn)場實效性不佳。（3）中國高鐵接觸網工程建設要經過設計、施工和運營移交三部分，而中間環(huán)節(jié)的施工所起的作用尤其關鍵，它是確保開通運營后的安全質量的重要一環(huán)，但是縱觀一線施工，大部分還是靠勞務隊在進行，勞務人員本身專業(yè)素質不高，若沒有智能化施工全局理念的支撐，中國高鐵施工質量只能靠勞務人員的自身素質和專業(yè)技能去保障，因此只有全面梳理全局智能化施工理念，大大減小一線施工勞力投入，減小人為施工的機會，大量研發(fā)新型接觸網零部件和智能化工機具，不斷更新完善傳統(tǒng)工藝、工法，逐漸把安全質量人為控制轉化成智能化控制，只有這樣，中國高鐵的質量才能有新的提升。（4）檔案資料整理無紙化較之傳統(tǒng)檔案管理有不可替代的先進性：1）提高經濟效益：過去一直使用粗放型模式即以增加工程技術人員和辦公費用為解決這一難題的唯一手段，致使管理成本大幅上漲。而無紙化檔案整理使傳統(tǒng)的以紙質為載體的檔案信息對象轉為機讀檔案，不僅節(jié)約了保管費用，節(jié)省了占地空間，而且查閱起來極為方便迅速，從而避免了反復印制資料而造成的紙張和人力的浪費。2）提高辦公效率：無紙化檔案管理使資料能及時歸檔，并盡快利用。檔案管理使查詢資料變得非常簡單，真正讓辦公人員做到足不出戶便可了解現(xiàn)場情況。由于信息的超時空流動，無紙化檔案事實上成為“無墻界檔案”，檔案庫也從文件實體的保管基本變成了提供利用方便的信息控制中心。3）增強檔案原件保護：將紙制檔案轉變?yōu)闊o紙化電子檔案后，檔案的使用更加安全。另外，通過檔案的無紙化處理后，防止了部分工程檔案篡改行為的發(fā)生。（5）對于諸如接觸網絕緣、導通測試、冷滑試驗的缺乏理論支持的現(xiàn)場薄弱環(huán)節(jié)，需要完善其理論性，建議編制系統(tǒng)軟件和檢測裝置，便于一線操作。驗收環(huán)節(jié)建議引入電子系統(tǒng)軟件投入使用，以便提升實效性，減小走過場的官僚主義作風的人為干擾因素，提高其權威性和真實性[1]。

2 如何開展中國高鐵接觸網智能化施工

通過以上諸多原因分析，結合本人現(xiàn)場多年接觸網施工工作經驗，現(xiàn)把初步構思和設想描述如下[2，3]。

2.1 整體構思

全面樹立高鐵接觸網工程施工智能化全局意識，要摒棄的傳統(tǒng)施工管理理念，積極探索“智能為本，以人為輔”的施工管理理念，切實打造高鐵接觸網施工智能化、機械化流水線的施工理念。

2.2 具體流程

（1）圖紙會審：在圖紙會審階段，要引入BIM技術，選派施工現(xiàn)場技術經驗豐富的專業(yè)技術員進行現(xiàn)場實地調查，結合BIM三維模型，切實將前期圖紙技術問題消滅在萌芽狀態(tài)。（2）施工定測：研發(fā)一種智能化腕臂、吊弦測量計算裝置，可以放在軌道上，初步設想為單軌雙輪框架，具備測距記憶功能，自動測量支柱限界、支柱斜率，外軌超高，懸掛點處承力索高度，拉出值等有關計算數(shù)據，利用BIM技術，AI技術、CAM軟件進行三維智能模擬，自動成像，對有關安裝后的相關技術參數(shù)進行智能化判斷對錯。吊弦計算后具備弓網關系模擬檢測功能，確保接觸網前期技術測量計算工作精準到位，以達到逐步取消接觸網調整工作的作用，滿足高速鐵路對接觸網精度越來越高的需求。該裝置還應具備自動出具施工表及材料計劃的功能。（3）施工安裝全面實現(xiàn)智能化安裝，現(xiàn)僅以腕臂吊弦安裝為例，提出本人的初步設想：“研發(fā)一種腕臂、吊弦智能化安裝軌道車，該組列車采用雙動力柴油機車牽引，外加平板，總長約250米，腕臂、吊弦安裝與智能化預配流水線無縫銜接，材料采用傳輸帶送達指定操作平臺，通過自動化控制操作平臺轉向到指定位置，通過安裝在作業(yè)車操作平臺上的機械臂進行安裝，緊固力矩采用機械臂外加數(shù)顯力矩表進行，智能化安裝，一次安裝，一步到位。全程采用自動化控制，利用駕駛室內電腦顯示全程程序化流水線安裝，所有安裝過程均有實時傳輸功能，所有技術參數(shù)均可以進行自動記錄、保存，自我判斷質量是否合格，并對不符合技術標準的項目有預警措施。緊密跟蹤接觸網零部件采用鉸鏈抱箍連接和相近功能組合方案的研發(fā)進展情況，并做好相應技術參數(shù)對接工作。需要融合車輛、自動化、電氣、機械、編程、施工、廠商等專業(yè)技術人士，分工明確，各盡其職，共同研發(fā)?！保?）接觸網零部件過于繁雜，大多連接件還是采用螺栓式連接方式，不能進行智能化安裝，可喜的是廠家已經在這方面有所研發(fā)，接觸網零部件采用鉸鏈抱箍連接和相近功能組合方案，提高了零部件的一體化程度和集成度，結合本人20多年一線施工技術經驗，個人認為：中國高鐵技術的研發(fā)步伐會不斷向前推進，隨著一次又一次的提速，對接觸網施工技術標準的要求必然會越來越高，優(yōu)化接觸網零部件連接方式，向著集成化、標準化、統(tǒng)一化的方向發(fā)展，提高接觸網施工的智能化安裝水平，盡量減少人為因素干擾，保證一次安裝，一次到位的施工理念必然會成為中國高鐵接觸網施工的前沿技術。（5）接觸網所用的隔離開關在開通運營后，均會出現(xiàn)不同程度的質量隱患：諸如：電動隔離開關在遠動、電動作業(yè)時的“分合刀閘”不到位，電機空轉，拉弧、上網線（電纜）燒損等質量現(xiàn)象，手動隔離開關：人力操作吃力，“分合刀閘”不及時，形成拉弧，極易造成上網線（電纜）燒損等質量現(xiàn)象，由此給運營行車安全和維護人員人身安全帶來極大的安全隱患，近年來，我國科技人員過多關注了隔離開關內部設計及電路優(yōu)化方案，的確，在技術上有了新的進展，但是卻往往忽略了在施工安裝這個環(huán)節(jié)，設計出來的設備是否安裝便捷，運營后設備運轉是否良好。結合本人多年一線施工經驗，個人認為：隔離開關設備發(fā)生質量問題的很大部分在于底座和操作桿，由于大多數(shù)廠家的一線技術人員只懂繪圖和原理，不懂施工，沒有一線現(xiàn)場經驗，根據隔離開關安裝的位置、地方不同，設計出來的零部件安裝圖，往往與一線現(xiàn)場安裝不符，加上現(xiàn)場施工人員為勞務工，本身技能就欠缺，因此，安裝后的底座不能達到橫平豎直，操作桿安裝后不順直，這就造成隔離開關設備在運轉時，發(fā)生空轉、分合刀閘不到位、不及時等現(xiàn)象。本文就通過施工中發(fā)現(xiàn)的問題，另辟途徑，希望給今后科研人員研發(fā)提供另外一個思路?，F(xiàn)在的接觸網隔離開關無論是手動、還是電動（遠動）的，均需通過操作桿進行作業(yè)，本人的初步構思是：需在隔離開關底座、操作桿上加裝“質量標準控制器”，確保一線施工符合技術標準。保留隔離開關的操作桿，該操作桿與隔離開關本體轉軸連接部位有個位移差，在遠動、電動、手動（具有遙控工功能）均無法操作時，方可使用，具體使用方法：不具備手動功能的隔離開關需具備手動遙控之功能。需有現(xiàn)場監(jiān)控之功能，可實時傳送影像資料。（6）研發(fā)檔案資料日常整理及入檔專用軟件，所有檔案資料整理均在網上操作進行報審和審核工作，層層審批，逐一把控，采用逐級負責人電子簽名和公司電子公章啟用，真正實現(xiàn)檔案資料整理無紙化辦公的設想。

3 結語

總之，全面建立中國高鐵接觸網施工智能化、機械化流水線理念，不斷對施工中各個環(huán)節(jié)的智能化進行科技創(chuàng)新及投入，逐漸從“以人為主，機械為輔”的傳統(tǒng)施工理念，向“智能為本，以人為輔”的智能化施工管理理念轉變，只有這樣，中國高鐵接觸網施工水平才能躋身于世界強國之列，中國高鐵接觸網施工安全質量才能有一個質的飛躍。

參考文獻

[1] 史天運.中國高速鐵路信息化現(xiàn)狀及智能化發(fā)展[J].科技導報，2019（6）：53-59.

[2] 陳怡心.基于牽引供電系統(tǒng)的電力供電方案對比研究[D].西南交通大學，2017.

[3] 肖彥華.我國高鐵“走出去”的戰(zhàn)略研究[D].遼寧大學，2017.