近日，隨著最后一榀屋蓋鋼結構網架單元吊裝完成，廣州白云站站房鋼結構正式封頂，預計年底具備開通條件。廣州白云站是廣州鐵路樞紐“五主四輔”中的主要客站之一，未來將成為亞洲最大的TOD（以公共交通為導向的開發）綜合交通樞紐之一。
對普通人來說，這只是我國鐵路近年來高速發展中司空見慣的一個片段。但在鐵路人眼里，這是鐵路建設從“制造”邁向“智造”的重大跨越，展現了我國鐵路在規模之外的巨大技術優勢。
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“如今以廣州白云站、北京豐臺站、北京城市副中心站等為代表的新建站房工程，通過科技創新，采用先進的信息技術和智能設備，可讓站房建設變得更智能、更安全、更高效。”中鐵建工集團副總工程師吉明軍介紹。
與機器人“工友”并肩作戰
和過去相比，如今的鐵路站房建設規模更大、技術含量更高、速度更快，但場面“冷清”了許多，還出現了新的“工友”。
“新建廣州白云站采用‘云山珠水、盛世花開’的建設概念，運用了大量先進設計理念和建筑科技。”中鐵建工集團廣州白云站項目總工程師劉俊介紹，站房鋼結構的總用鋼量約為11.8萬噸，由屋蓋、“花瓣”和鋼柱鋼梁三部分組成，其中“花瓣”鋼結構是最大懸挑28米、總重量8250噸的花瓣狀格構式變徑斜柱，構成了廣州白云站的木棉花造型。
“花瓣”異形鋼結構體量大、節點多、懸挑遠，單靠人工施工無法滿足要求。為確保鋼結構焊接質量受控，項目團隊首次試用了“無軌道全位置爬行焊接機器人”。該機器人應用視覺傳感技術、焊縫跟蹤智能系統和焊炬擺動系統，無須預設軌道、導向，設備磁吸在構件上行走即可完成焊接作業，可實現90度立向上、立向下和橫向爬行焊接，保障了項目按時高質量完成。
現場的機器人還不止這一種。用“高個子”混凝土智能隨動布料機進行布料施工，以前至少需要3名工人，現在僅需1名工人即可完成作業；地面整平機器人能自動設定整平規劃路徑，不慌不忙地實現混凝土地面的全自動整平施工，而且精度符合國家質量驗收規范標準；輕松“擺平”混凝土的地面抹平機器人可以實現高精度混凝土抹光施工作業，其工效相對傳統工效提升40%以上……
“廣州白云站是全國首個大規模運用機器人進行施工的鐵路工程項目，施工全過程已累計試用了包括無軌道全位置爬行焊接機器人、地面整平機器人、地庫抹光機器人等18種智能機器人。”劉俊表示，這些建筑機器人已成為數字化及人工智能技術在建筑行業實現應用的試點案例。
鋼構件也有了“身份證”
去年6月開通運營的北京豐臺站是亞洲最大的鐵路樞紐客站，也是我國首座高速、普速雙層車場重疊布置的鐵路站房，地鐵10號線和地鐵16號線在車站地下通過，形成了“頂層高鐵、地面普速、地下地鐵”的立體交通模式。
“雙層車場設計節約了土地資源，卻也帶來了巨大挑戰。”中鐵建工集團原北京豐臺站項目總工程師許慧介紹，“高鐵在‘空中走’，車站負重非常大。該項目具有總用鋼量大、構件種類多、單體構件質量大和施工管理難度高等特點，必須在技術和管理上進行創新。”
為此，中鐵建工項目團隊通力合作，以三維模型為載體，自主研發鋼結構全生命周期管理平臺，串聯起鋼結構從設計、加工、物流運輸到現場安裝等6個階段16個環節的信息化管理，實現了鋼結構從材料訂貨到安裝完成全過程的可追溯管理。
通過掃碼、拍照、上傳三步，施工人員就能在平臺上將施工數據與鋼構件自動綁定，讓鋼構件也有了“身份證”。“無論是鋼材生產廠家、現場吊裝時間，還是焊接時的現場環境，全部信息在平臺上都一覽無余，推動數字技術下沉落地。”許慧說。通過鋼結構全生命周期管理平臺的運用，北京豐臺站施工過程中累計減少二氧化碳排放8600噸。
工地罩上“安全網”
在北京城市副中心，亞洲最大的地下綜合交通樞紐——北京城市副中心站正如火如荼地建設著。
“項目基坑最深處近40米，基坑安全管理形勢嚴峻。項目團隊采用了基坑自動化監測系統，隨時掌握基坑變形數據，為安全管理提供依據。”中鐵建工集團北京城市副中心站綜合交通樞紐項目技術負責人楊陽介紹。
除了基坑變形監測，北京城市副中心站綜合交通樞紐項目運用的安全生產智能化管控平臺，還能全天候監測塔吊碰撞、人員軌跡等數據，前置分析解決安全隱患，為工程建設罩上“安全網”。
“現場安全質量技術等管理人員工作時，均佩戴智能安全帽開展工作，安全帽應具備定位、語音對講、近期軌跡、自動AI識別等有效功能。”楊陽說，智能安全帽監測到位置、人員等信息，通過移動端實時整理、分析數據，可以清楚了解工人現場分布，給項目管理者提供科學的現場管理和決策依據。
北京城市副中心站綜合交通樞紐運用BIM（建筑信息模型）+GIS（地理信息系統）+AIoT（人工智能物聯網）+PM（項目管理）技術，構建大型綜合交通樞紐工程智慧建造管控體系，對建造成本、安全、質量、進度、資源等實施一體化管理，推動著鐵路站房建設由“經驗驅動”向“數據驅動”轉變，探索智能建造新模式。
雄安高鐵站同樣利用BIM技術保障在規定工期內高質量完成建設任務。“清水混凝土梁柱中的鋼筋非常密集，通過BIM三維模型的建立模擬，能夠避免后續施工中發生鋼筋碰撞。此外，該模型合理調度各主要階段的交通組織、大型設備配置、材料堆場等，使工程施工有序進行，優化安全管理。”中鐵十二局雄安站項目科技部部長鄭河舟介紹，BIM與GIS相結合，加上無人機對現場進行不同階段的航拍掃描，生成數字模型，更加真實地反映現場實際進度。此外，中鐵建工集團原雄安站項目總工程師吳亞東介紹，施工過程中已將主要構件和設備數據輸入BIM模型內，在后期的運營維護中，能夠隨時調取，保障車站整體運行安全穩定。
專家指出，隨著我國鐵路站房建設加快布局智能建造，一系列工程科技創新廣泛而深刻地改變了行業面貌，在提質增效、安全生產、綠色低碳等方面成效顯著。未來，智能建造還將持續推動鐵路站房建設革新升級。 （經濟日報記者 齊 慧 李芃達）
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