铁路梁场智能生产管理系统 梁场管理必不可少的“助力器”

郑济铁路5标40米简支箱梁首架

原阳梁场场地布局BIM三维模型

标准化梁场V2.0系统的数据流程图

　　我国高速铁路飞速发展，工程建设中多采用“以桥代路”形式，部分高铁线桥梁所占比例达80%以上，除大跨度的特殊结构桥梁采用钢筋混凝土连续梁、钢结构、钢管混凝土等结构以外，约95%以上桥梁主体结构采用32米预制梁，在工程建设过程中沿线设置多个梁场生产预制铁路梁，再通过大型运架设备设施把每一榀梁运架到铁路线路的桥墩上。

　　预制梁场作为桥梁标准化建造与施工的重要生产基地，每个梁场要生产几百榀梁，每榀梁重近900吨，钢筋和混凝土用量巨大，生产工艺环节流程复杂。在梁场管理中，采用手工记录生产数据，效率比较低，信息追溯困难，无法还原施工过程，填报记录格式五花八门，信息记录详细程度参差不齐，更有甚者因技术人员流动导致资料缺失;同时物资、试验、拌和站、生产过程数据各成体系，生产过程缺乏有效监控，全过程质量管理控制难度大。因此急需采用信息化手段，通过专业化软件提高管理效率，提升管理水平。

　　自2014年起中国铁道科学研究院电子计算技术研究所成立了专门的课题项目组，经过现场调查研究，研发了适合铁路标准化梁场管理体系的信息化系统。该系统立足梁场的生产过程、进度控制和质量安全管控，以BIM技术为核心，依托倾斜摄影、GIS、移动互联、大数据等技术建立贯穿全生命周期的全过程控制和管理的铁路梁场综合管理标准化系统，系统集成拌和站、试验室、自动张拉、自动压浆、自动静载、自动喷淋等相关数据，有效的消除“信息碎片”和“信息孤岛”，原始资料一次录入，多处复用，内业资料自动生成，减少施工单位的重复录入工作，最终数据可直接归档及交接给运营管理单位，实现数据全过程管理，为梁场生产管理提供智能化的辅助决策。

　　五年陆续推出梁场管理系统V1.0、V1.1、V2.0

　　回望这五年来的研发经历，课题组陆续推出了梁场管理系统V1.0、V1.1,以及V2.0版本。其中梁场管理系统V1.0应用到京沈客专、京张城际、宁夏城际、石济客专、郑徐客专、鲁南、郑阜、郑万、商合杭等近100个项目。V2.0版已在郑济铁路原阳制梁场试点应用。截止到目前系统已收集了几万榀梁的生产工序和质量检验等数据，实现了预制梁生产过程中原材料数据的自动采集、统计、分析及预警，是辅助各级管理者管理梁场的“左膀右臂”，是实现梁场标准化管理和智能化管控的“助力器”。

　　2014年5月，课题组在成兰客专中铁八局崇州梁场启动了梁场系统需求调研和系统设计，开始研发铁路预制梁场生产管理系统V1.0版，并于2015年4月，系统在京沈客专新民制梁场进行试点应用，初步实现了32米箱梁的制梁过程标准化管理。原中国铁路总公司卢春房副总经理在2015年11月30日的铁路建设电视电话会上提出：“梁场生产管理系统对于现场质量监控非常有效，应在全路推广应用”。

　　2016年，梁场生产管理系统在郑万铁路河南段、郑阜铁路河南段应用，验证了系统功能的可行性、准确性和稳定性。随着系统不断完善，成功推广全路上线运行。

　　2018年，随着工程建设管理水平的进一步提升以及新兴信息技术的不断应用，为进一步提升用户体验，课题组开展了系统的升级改造，即标准化梁场管理系统V2.0版，该系统采用BIM技术，面向高速铁路40米简支箱梁、1000吨级适应跨度24米—40米简支箱梁的提运架设备、高速铁路简支箱梁智能建造技术等，可图像化展示施工过程，使管理更形象化，直观化。

　　2018年3月，铁路总公司工程管理中心多次深入郑济河南段原阳梁场，指导课题组对梁场标准化建设及智能化生产应用情况，梳理梁场标准化管理和智能化生产的建设内容，确定了系统指导和服务现场施工的主要功能，形成《梁场管理系统V2.0总体方案》,课题组积极调配人力资源，加强开发技术力量，在短短的2个月就完成了系统新功能的研发和测试。2018年5月份，系统2.0版在郑济铁路原阳梁场的40米预制场正式上线试用。

　　信息化管控成为铁路工程建设管理向智能化迈进重要标志

　　铁路工程建设标准化梁场管理系统将先进的管理理念固化为信息化管理手段，以标准化为核心，信息技术为手段。从生产管理、质量、安全实际出发，提升管理水平，达到优化资源配置、规范项目管理、提高工作效率、节约运营成本为目的。实现预制梁全生命周期管理，为梁场生产管理辅助决策提供支撑，是名副其实的梁场生产信息化管理的“助力器”。40米简支箱梁更是中国高铁重大科研创新成果的率先工程化应用，在河南城际铁路公司、中铁二局等各单位的配合下，实现了40米简支箱梁预制、架设的全过程信息化管控。

　　在项目现场，课题组研发人员介绍，梁场系统的运用，辅助保障了40米简支箱梁的生产和架设，如果说铁路40米简支箱梁的成功架设，标志着我国高铁建造水平的发展又向前迈出了坚实的步伐，其信息化管控同样是我国铁路工程建设管理向智能化迈进的重要标志之一。

　　专家表示，铁路工程建设标准化梁场系统融合了管理学思想和信息化手段，对于32米标准梁预制梁场，40米箱梁梁场系统将先进的管理理念固化为信息化管理手段，采用物联网技术、数据加密技术，覆盖梁场全部作业环节、各工作岗位、全部设备设施的生产过程数据采集、录入、存储和处理分析，满足铁路预制梁场的专业化、机械化、工厂化等生产管理和质量控制的标准化要求。

　　据课题组负责人介绍，铁路工程建设标准化梁场系统V2.0围绕生产、统计、管理、配置等关键环节展开信息化管理，以生产管理为主线，将物资管理、试验管理、拌和站、工序管理、出库管理紧密结合，打造了全方位标准化梁场管理理念。

　　就这样，标准化梁场V2.0面向梁场生产的进度、安全、环保等关键要素开展管理，并在V1.0版本基础上优化系统整体菜单框架，通过物资、试验、钢筋加工、混凝土生产、预应力张拉、管道压浆、喷淋养护、外观检测、静载试验、运架流程环环相扣，实现数据共享利用，一次录入，多次复用，建立全过程控制和管理的高速铁路梁场综合智能管理。

　　例如，梁场V2.0以质量管理为主，为提高质量环节把控，接入了视频监控系统，生产区接入视频监控，实时记录梁场生产动态，实现远程监控现场操作工人是否违规作业。试验室接入视频监控，通过一键启动录制试验过程视频，随时观看每个试验过程，为试验质量提供了保障。

　　而梁场V2.0系统试验室采用微机电液伺服压力试验机、数显电子秤、数显千分表、智能温度采集器等设备，并与系统进行数据对接，实现混凝土弹模试验、同养、标养数据自动采集，保证数据真实性。混凝土弹性模量试验在未对接数据自动采集时，每次试验需三人进行做试验，一人对试验设备进行操作，两人进行读数记录，实现自动采集后需两人进行试验，一人操作，另一人负责安全观察。这样减少了试验人员，确保了试验质量。

　　与此同时，梁场V2.0系统与大型运架设备挂接，监控大型机具的运行状态，保障运梁质量安全。通过预应力摩阻、反拱测量、弹性上拱测量等模型的加入，密切监控预制梁生产状况，确保生产质量。V2.0版本融入新技术，强化了自动化管理，标准化梁场融合二维码技术，试验样品、试件采用二维码管理模式，通过扫码进行数据关联和追溯，方便灵活。

　　建立全生命周期管理实现梁生产全过程的精益管理

　　更值得关注的是，梁场标准化管理系统针对梁场生产中的不同工作环节，综合运用视频监控、移动互联等技术，将人与人、人与物、物与物间有机联系，辅助梁场生产，精细掌控“事前、事中、事后”的每个阶段，做好管理的“事前控制”，过程问题处理的“事中控制”，以及“事后评价”，实现梁生产全过程的精益管理，确保工程进度在安全基础上稳步优质地推进，有效提升建设管理水平。

　　比如，基于BIM建立梁的全生命周期管理，标准化梁场管理系统目前引入了BIM 技术，致力于打造基于BIM的全生命周期梁场管理。即以BIM技术为核心，将生产信息、进度信息等与BIM模型挂接。建立包含设计阶段、生产阶段、运架阶段和运维阶段的全过程控制和管理的高速铁路梁场综合管理系统，将建设单位、设计单位、施工单位、监理单位和运营管理单位全部纳入到系统中来并实现梁场生产的三维可视化管理。

　　课题组基于移动互联，还建立了基于泛在网络的即时应用。施工现场利用智能前端(手持终端、全站仪等多种类型的信息采集设备)基于泛在网络，实现软硬件、终端应用和人员管理的融合。把网络空间、信息空间和现场施工环境集成为一个整体,智能的实现“现场和远程管理人员”“量测现场测量设备和手持设备”和“远程信息系统”之间信息交换的互联，实现施工管理信息的实时采集、实时汇总、实时预警、实时提醒、实时监控以及现场人员和系统管理人员的现场和远程管控。关键技术包括智能终端系统、基础网络技术、应用技术并结合组织安全管理制度框架。

　　在实践中，课题组综合运用大数据技术，对徐变测量、外形尺寸、预应力等采用大数据技术对进行处理分析，甚至建模预测，减少建造过程中可能存在的风险，提高建造效率及质量。

　　随着系统V2.0的上线运行，课题组更是与时间赛跑，没有停止过探索与创新的脚步，用“5+2”“黑+白”的实干精神，多少回北上南下，多少个寒来暑往，发挥铁路科技创新骨干、尖兵和平台作用，不断提升标准化梁场的创新力，打造全新梁场系统，引入新技术、新思路，使其成为梁场管理必不可少的“助力器”。

　　磅礴征程，科技领航。回望课题组这几年走过的探求之路，他们用自己的行动践行“创新发展理念”，知难而上为中国高铁发展提供智能支撑，助力中国高铁腾飞，谱写了新时代“中国高铁”逐梦华章。(郝 蕊)

　　(本文所有数据均由中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所提供)