今天为大家带来中国铁道科学研究院副院长赵有明的演讲《基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展》。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(1)

中国铁道科学研究院副院长 赵有明

铁路工程智能建造发展背景

当前,世界主要国家纷纷积极推进信息化与工业化融合。美国、英国、日本、德国等发达国家分别发布了一系列战略规划,而我国发布了“中国制造2025”、“互联网 ”行动计划、新一代人工智能发展规划等实质性规划和政策。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(2)

在政策与需求的牵引下中,普遍兴起了新一次工业革命的浪潮,推动建筑业向以BIM、物联网、云计算、移动互联、大数据等信息技术为支撑的智能建造迈进。

中国高铁发展迅速

2015年末,中国铁路营运里程已达12万公里。“十三五”期间,计划竣工1.7万公里;2030年,预计营运里程达20万公里。中国铁路具有广袤的战略纵深时空,智能建造将有极大的发展空间。

铁路工程建设是一项复杂的系统工程,具有以下特点:

  1. 建设周期长、参建单位多,协同组织难度大;
  2. 专业、设备、物资、档案、质量等标准高,接口多,技术管理难度大;
  3. 施工环境复杂、质量安全风险控制责任重大;
  4. 建设期技术、投资、进度、质量、安全、外部协调的控制水平,与建设推进和安全;
  5. 运维息息相关;

为此,乘全球信息化浪潮机遇,铁路工程建设领域,迫切需要利用智能建造理念,打通信息技术和传统建设接口,实现融合创新,从而推进铁路建造过程的精益、智慧、高效、绿色协同发展。

铁路工程智能建造内容

铁路工程建设领域的智能建造具有自动感知、智能诊断、协同互动、主动学习、智能决策等特征。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(3)

智能建造是建立在BIM( GIS)、物联网、云计算、移动互联网、大数据等信息技术之上的工程信息化建造,它是信息技术与先进工程建造技术的融合,可以支撑工程设计及仿真、工厂化加工、精密测控、自动化安装、动态监测、信息化管理等典型应用。

核心技术体系

面向全球铁路的BIM标准体系

面向全球铁路的BIM标准体系包括技术标准和实施标准两部分。铁路BIM联盟参照ISO 12006、buildingSMART及中国国家BIM标准体系,在铁路领域做了大量拓展,形成一系列铁路BIM相关标准。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(4)

基于BIM技术的全生命周期管理

构建面向工程建设全生命周期的BIM应用总体框架,为“设计-工厂制造-现场装配”的产业模式提供技术平台,在勘察、设计、施工、运营的全生命周期中,实现信息共享和无损传递。

泛在智能感知体系

应用感知技术,建立铁路建设时空自感体系,达到对自然、人、工程实体、设备物资等工程要素的全面感知。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(5)

基于移动互联的智能物联传输体系

智能物联传输体系包括:基于NFC、RFID等技术的近场通信;基于WiFi、蓝牙等技术的短距离大容量通信;基于NB-IoT、 ZigBee 、LoRa等技术的低功耗远距离通信;基于4G和卫星等技术的长途远距离通信。总体实现建设现场、参与各方的无障碍传输。

基于云计算的全路工程建设智能管理平台

中国铁路总公司搭建行业私有云计算中心,承载进度、质量、安全、投资、环境、验收等多级多维工程建设应用,解决工程建设过程中快速计算、优化处理、云端存储、信息共享等技术瓶颈,为建设单位、参建单位提供数据资源和专业管理和技术应用服务。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(6)

基于大数据的智能分析决策

基于GIS、影像、物联网感知、BIM、地质环境、视频多媒体等各类结构化和非结构化信息,构建海量数据信息智能检索与实时分析,挖掘主题知识,实现建设过程优化和辅助决策。

基于人工智能的机器人辅助作业

通过应用无人机搭载倾斜摄影、轨道板智能精调小车等新型工装机械,达到对实际施工过程数据的自动、自助采集,结合BIM技术进行多算对比,形成对建造过程的全面监督和及时反馈;应用BIM技术统筹地形、地质、场地、实体模型,指导盾构机、架梁机、摊铺机、挖掘机等设备直接进行精准施工、智能评判,进一步提高工程效率和质量。

应用实践

在铁路工程建设领域的实践中,已探索形成了智能建造的6大应用场景:设计优化、工厂化加工、精密测控、自动化安装、动态监控、信息化管理。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(7)

设计优化

方案对比:通过BIM工具快速生成站房模型,对比站房造型及环境适应性,选取最优方案。

方案优化:基于BIM模型,对站房的人体舒适度、室内日照可视化、室内风环境等进行分析,完成站房设计方案优化。

工厂化加工

虚拟建造:针对现浇梁施工部分复杂节点,通过模型虚拟建造,利用精细化模型指导施工,提前发现问题,保证施工顺利进行。

钢梁自动加工:将BIM模型数据代码化,与数控机床直接对接,实现钢梁的自动加工。

钢筋自动加工:基于“BIM翻样 数控加工”模式,实现钢筋自动加工。

精密测控

数字化施工:通过构建北斗卫星定位、无线网络覆盖的施工现场,实现数字化测量、数字化机械施工和施工过程的智能化。

轨道板精调:基于轨道板精调小车,实测平面位置及轨面高程,指导轨道调整。

梁体自动张拉:通过自动张拉设备,实现张拉过程一键全自动控制,提高预制梁工程质量。

无缝线路锁定作业:研发专用无缝线路施工装备,在施工时自动监控轨温、气温,判断施工方法和钢轨拉伸量,实时监控拉伸、撞轨等过程。

桩基施工:通过北斗定位及传感器监测技术,实现对桩长、桩身垂直度、提钻速率的实时监测,有效提高桩基施工质量。

自动化安装

三维数字化预拼装:通过高精度测量杆件几何尺寸,与BIM模型计算对比,分析杆件制造精度,预先分析现场架设误差并指导施工。

桥梁、轨道板安装:利用架梁机、铺轨机等大型智能工装设备对桥梁、轨道板等进行半自动化安装。

动态监控

线路沉降观测:实现线路外业量测数据的实时采集、测点变形的实时预警,方便及时掌控沉降变形情况。

围岩量测:在全站仪量测作业的同时,针对变形速率和累计变形量实行双控报警,大幅提高隧道施工风险管控能力。

连续梁线形监控:对连续梁线形及偏差进行监测,辅助进行连续梁结构分析和后续施工控制,确保合龙线形符合设计要求。

信息化管理

铁路工程建设信息化平台采用六大体系进行信息化管理:综合管理、进度管理、材料管理、质量管理、安全管理和投资控制体系。平台已覆盖48个建设单位,202个工程项目,1.7万公里。

bim在隧道中的应用(基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展)(8)

我们展望铁路工程智能建造的发展方向,BIM应用向纵深发展,未来将覆盖勘察、设计、施工、运维全过程;智能机器人辅助作业将更为广泛,基于海量历史数据,对多元信息进行智能综合检索、多维分析深度学习,获取更精确的决策信息,辅助工程建设施工;智能决策更精准,产业生态环境也将更加人性化、社会化,更具和谐性。

来源:中国铁道科学研究院副院长赵有明《基于BIM技术的智能建造在铁路工程建设中的应用与发展》

,