铁路站房建设更智慧 从“制造”迈向“智造”

近日，随着最后一榀屋盖钢结构网架单元吊装完成，广州白云站站房钢结构正式封顶，预计年底具备开通条件。广州白云站是广州铁路枢纽“五主四辅”中的主要客站之一，未来将成为亚洲最大的TOD（以公共交通为导向的开发）综合交通枢纽之一。

　　对普通人来说，这只是我国铁路近年来高速发展中司空见惯的一个片段。但在铁路人眼里，这是铁路建设从“制造”迈向“智造”的重大跨越，展现了我国铁路在规模之外的巨大技术优势。

　　“如今以广州白云站、北京丰台站、北京城市副中心站等为代表的新建站房工程，通过科技创新，采用先进的信息技术和智能设备，可让站房建设变得更智能、更安全、更高效。”中铁建工集团副总工程师吉明军介绍。

　　与机器人“工友”并肩作战

　　和过去相比，如今的铁路站房建设规模更大、技术含量更高、速度更快，但场面“冷清”了许多，还出现了新的“工友”。

　　“新建广州白云站采用‘云山珠水、盛世花开’的建设概念，运用了大量先进设计理念和建筑科技。”中铁建工集团广州白云站项目总工程师刘俊介绍，站房钢结构的总用钢量约为11.8万吨，由屋盖、“花瓣”和钢柱钢梁三部分组成，其中“花瓣”钢结构是最大悬挑28米、总重量8250吨的花瓣状格构式变径斜柱，构成了广州白云站的木棉花造型。

　　“花瓣”异形钢结构体量大、节点多、悬挑远，单靠人工施工无法满足要求。为确保钢结构焊接质量受控，项目团队首次试用了“无轨道全位置爬行焊接机器人”。该机器人应用视觉传感技术、焊缝跟踪智能系统和焊炬摆动系统，无须预设轨道、导向，设备磁吸在构件上行走即可完成焊接作业，可实现90度立向上、立向下和横向爬行焊接，保障了项目按时高质量完成。

　　现场的机器人还不止这一种。用“高个子”混凝土智能随动布料机进行布料施工，以前至少需要3名工人，现在仅需1名工人即可完成作业；地面整平机器人能自动设定整平规划路径，不慌不忙地实现混凝土地面的全自动整平施工，而且精度符合国家质量验收规范标准；轻松“摆平”混凝土的地面抹平机器人可以实现高精度混凝土抹光施工作业，其工效相对传统工效提升40%以上……

　　“广州白云站是全国首个大规模运用机器人进行施工的铁路工程项目，施工全过程已累计试用了包括无轨道全位置爬行焊接机器人、地面整平机器人、地库抹光机器人等18种智能机器人。”刘俊表示，这些建筑机器人已成为数字化及人工智能技术在建筑行业实现应用的试点案例。

　　钢构件也有了“身份证”

　　去年6月开通运营的北京丰台站是亚洲最大的铁路枢纽客站，也是我国首座高速、普速双层车场重叠布置的铁路站房，地铁10号线和地铁16号线在车站地下通过，形成了“顶层高铁、地面普速、地下地铁”的立体交通模式。

　　“双层车场设计节约了土地资源，却也带来了巨大挑战。”中铁建工集团原北京丰台站项目总工程师许慧介绍，“高铁在‘空中走’，车站负重非常大。该项目具有总用钢量大、构件种类多、单体构件质量大和施工管理难度高等特点，必须在技术和管理上进行创新。”

　　为此，中铁建工项目团队通力合作，以三维模型为载体，自主研发钢结构全生命周期管理平台，串联起钢结构从设计、加工、物流运输到现场安装等6个阶段16个环节的信息化管理，实现了钢结构从材料订货到安装完成全过程的可追溯管理。

　　通过扫码、拍照、上传三步，施工人员就能在平台上将施工数据与钢构件自动绑定，让钢构件也有了“身份证”。“无论是钢材生产厂家、现场吊装时间，还是焊接时的现场环境，全部信息在平台上都一览无余，推动数字技术下沉落地。”许慧说。通过钢结构全生命周期管理平台的运用，北京丰台站施工过程中累计减少二氧化碳排放8600吨。

　　工地罩上“安全网”

　　在北京城市副中心，亚洲最大的地下综合交通枢纽——北京城市副中心站正如火如荼地建设着。

　　“项目基坑最深处近40米，基坑安全管理形势严峻。项目团队采用了基坑自动化监测系统，随时掌握基坑变形数据，为安全管理提供依据。”中铁建工集团北京城市副中心站综合交通枢纽项目技术负责人杨阳介绍。

　　除了基坑变形监测，北京城市副中心站综合交通枢纽项目运用的安全生产智能化管控平台，还能全天候监测塔吊碰撞、人员轨迹等数据，前置分析解决安全隐患，为工程建设罩上“安全网”。

　　“现场安全质量技术等管理人员工作时，均佩戴智能安全帽开展工作，安全帽应具备定位、语音对讲、近期轨迹、自动AI识别等有效功能。”杨阳说，智能安全帽监测到位置、人员等信息，通过移动端实时整理、分析数据，可以清楚了解工人现场分布，给项目管理者提供科学的现场管理和决策依据。

　　北京城市副中心站综合交通枢纽运用BIM（建筑信息模型）+GIS（地理信息系统）+AIoT（人工智能物联网）+PM（项目管理）技术，构建大型综合交通枢纽工程智慧建造管控体系，对建造成本、安全、质量、进度、资源等实施一体化管理，推动着铁路站房建设由“经验驱动”向“数据驱动”转变，探索智能建造新模式。

　　雄安高铁站同样利用BIM技术保障在规定工期内高质量完成建设任务。“清水混凝土梁柱中的钢筋非常密集，通过BIM三维模型的建立模拟，能够避免后续施工中发生钢筋碰撞。此外，该模型合理调度各主要阶段的交通组织、大型设备配置、材料堆场等，使工程施工有序进行，优化安全管理。”中铁十二局雄安站项目科技部部长郑河舟介绍，BIM与GIS相结合，加上无人机对现场进行不同阶段的航拍扫描，生成数字模型，更加真实地反映现场实际进度。此外，中铁建工集团原雄安站项目总工程师吴亚东介绍，施工过程中已将主要构件和设备数据输入BIM模型内，在后期的运营维护中，能够随时调取，保障车站整体运行安全稳定。

　　专家指出，随着我国铁路站房建设加快布局智能建造，一系列工程科技创新广泛而深刻地改变了行业面貌，在提质增效、安全生产、绿色低碳等方面成效显著。未来，智能建造还将持续推动铁路站房建设革新升级。