“领航号”盾构机搭载了智能掘进、智能拼装(zhuang)等(deng)领先(xian)的智能化系(xi)统(tong)，实(shi)现无人驾驶和辅助驾驶并行。 董超雯摄
上天有(you)神州、下(xia)海有(you)蛟龙、入地有(you)盾构，盾构机如今已成为(wei)衡量国家装(zhuang)备(bei)制造(zao)业水平的重大关键装(zhuang)备(bei)。随着我国盾构建造(zao)、施工能力(li)的不(bu)断提升(sheng)，以及5G、人工智能、北斗(dou)等(deng)新技术的加持，让盾构机在拥有(you)大力(li)气的同时，也开(kai)始有(you)了“大智慧”。
产品更智能
近日，由(you)中铁工业旗下(xia)中铁工程装(zhuang)备(bei)集团打造(zao)的超大直径泥水盾构机“领航号”在上海市崇明(ming)区顺利(li)始发(fa)。该(gai)设备(bei)搭载了智能掘进、智能拼装(zhuang)等(deng)领先(xian)的智能化系(xi)统(tong)，可以实(shi)现无人驾驶和辅助驾驶并行，标志(zhi)着我国盾构隧道智能建造(zao)水平达到新高(gao)度。
一(yi)部盾构机的零部件(jian)超过2万个，光一(yi)个控制系(xi)统(tong)就有(you)2000多个点。如何确(que)保设备(bei)的稳定性和地质适(shi)宜性？智能化、自动化成为(wei)盾构机发(fa)展的方向。
中铁装(zhuang)备(bei)集团总工程师贾连辉介(jie)绍：“此次始发(fa)的‘领航号’，将(jiang)引(yin)领我国盾构隧道智能建造(zao)水平攀升(sheng)到新的高(gao)度。”“领航号”盾构机配(pei)置了隧道智能建造(zao)系(xi)统(tong)，拥有(you)独立思考(kao)、智能分析、自主判断的“超级大脑”，搭载智能掘进、智能拼装(zhuang)、超前地质预报、盾尾密封(feng)安(an)全预警、设备(bei)状态在线监测等(deng)国内领先(xian)的智能创新技术。
我国最新的盾构产品已经普遍配(pei)备(bei)了智能化系(xi)统(tong)，其生(sheng)产过程的智能化水平也在不(bu)断提升(sheng)。
在中铁十四局参建的金塘海底隧道施工现场(chang)，越(yue)来越(yue)多的生(sheng)产环(huan)节通过技术升(sheng)级、设备(bei)更新、工艺换代，运用智能化手段不(bu)断培育锻造(zao)新质生(sheng)产力(li)，为(wei)产业发(fa)展注入新动能。
据(ju)介(jie)绍，该(gai)项(xiang)目采用现代化的工厂管理理念，搭建了多功能布料机、全自动振捣平台、多功能机械(xie)手、自动化运输子母台车、自动控温蒸养窑五大智能化生(sheng)产系(xi)统(tong)，实(shi)现了管片钢筋笼加工、模具清理、喷(pen)涂脱模剂、混凝土浇筑(zhu)、振捣、抹面、蒸养等(deng)八大工序的全环(huan)节、全流程工厂化、自动化、少人化生(sheng)产，生(sheng)产效(xiao)能提升(sheng)20.8%。
运行更高(gao)效(xiao)
5月16日，在新建宁波至舟(zhou)山铁路金塘海底隧道宁波侧和舟(zhou)山侧，隔海相望的两台超大直径盾构机刀盘(pan)同时转动，正(zheng)式开(kai)启相向始发(fa)穿(chuan)海之旅。
如何采用智能化手段，尽可能探明(ming)周边(bian)环(huan)境，减(jian)少对盾构机操作人员的经验依赖，是隧道工程领域的挑战。
为(wei)此，施工团队搭建了数字盾构系(xi)统(tong)，实(shi)现掘进数据(ju)实(shi)时采集、分析和预警，快(kuai)速、精准指导盾构机掘进施工，有(you)效(xiao)解决智能控制问题。团队还(hai)大力(li)运用智能化工装(zhuang)、智慧化手段，不(bu)断适(shi)应不(bu)同地质地形要求，提升(sheng)施工效(xiao)率。
金塘海底隧道工程采用“甬舟(zhou)号”和“定海号”2台盾构机施工，每台长135米、重4350吨，开(kai)挖直径14.57米。2台盾构机要下(xia)穿(chuan)石油管线、海堤(di)、码(ma)头和航道等(deng)多项(xiang)风险(xian)源，穿(chuan)越(yue)过程中要经历28次软硬地层变换，最终在78米深海底“会师”，中心轴线对接误差(cha)要求不(bu)超过2厘米。
为(wei)了确(que)保盾构机顺利(li)掘进、精准对接，建设管理单位沪杭(hang)客(ke)专公司组织(zhi)中铁十一(yi)局、中铁十四局项(xiang)目部对盾构机进行了针对性设计和优化，采用重型带压刀盘(pan)，配(pei)备(bei)超前地质预报和超前加固等(deng)专用装(zhuang)备(bei)，做到“软硬通吃”；同时配(pei)备(bei)先(xian)进的导向系(xi)统(tong)，确(que)保海底精准对接。
中铁十四局甬舟(zhou)铁路项(xiang)目指挥长胡浩介(jie)绍，搭载了多项(xiang)智能装(zhuang)备(bei)的盾构机，就像(xiang)一(yi)个深藏在地下(xia)的“可移动智能建造(zao)工厂”。掘进过程中，最高(gao)将(jiang)实(shi)现7环(huan)至8环(huan)的日掘进速度，2台盾构机预计于2026年(nian)底进行海底对接。
2023年(nian)5月，中铁装(zhuang)备(bei)研制的世界首台绿色盾构机下(xia)线，应用于意大利(li)西西里岛高(gao)速铁路项(xiang)目。绿色理念主要通过智能控制和低碳环(huan)保两方面得以体(ti)现，通过对盾构机掘进过程中各系(xi)统(tong)的自动智能管理，实(shi)现与掘进地层的自适(shi)应调(diao)节匹配(pei)，自主达到掘进效(xiao)率和能源消耗的最佳匹配(pei)，实(shi)现绿色节能目的。截至目前，中国中铁号盾构机已经出口到法国、德国、意大利(li)、新加坡等(deng)30多个国家和地区。
体(ti)系(xi)更完善
2023年(nian)4月12日，集众多盾构机智能化技术于一(yi)体(ti)的“基石一(yi)号”在北京地铁22号线始发(fa)。中铁装(zhuang)备(bei)电气与智能技术研究院(yuan)副院(yuan)长林福龙介(jie)绍，这台盾构机集中搭载了刮刀磨损检测、盾尾间隙测量、渣土体(ti)积测量、轴线纠偏自动控制、自动保压控制、自主掘进控制系(xi)统(tong)、地面集控中心、盾构远程监控平台等(deng)系(xi)统(tong)，实(shi)现了从局部智能到全局智慧的跨越(yue)，基本(ben)实(shi)现在均质地层的一(yi)键启动、无人掘进。
盾构装(zhuang)备(bei)智能化，不(bu)光是一(yi)台设备(bei)的智能化，而是要实(shi)现设计、制造(zao)、施工、维修全产业链的智能化。
贾连辉介(jie)绍，早在9年(nian)前，中铁装(zhuang)备(bei)集团就着手开(kai)展盾构机的智能化研究。2015年(nian)3月，由(you)中铁装(zhuang)备(bei)集团承担的“TBM（硬岩(yan)掘进机）安(an)全高(gao)效(xiao)掘进全过程信息化智能控制与支撑软件(jian)基础研究”项(xiang)目成功获(huo)得国家重点基础研究发(fa)展计划立项(xiang)。
工程师团队经过不(bu)断探索(suo)和努力(li)，取得了一(yi)系(xi)列创新成果和技术应用：研制的TBM-SMART系(xi)统(tong)，通过围岩(yan)探测、设备(bei)感知、数据(ju)分析挖掘、参数决策等(deng)，实(shi)现智能施工，在30多台设备(bei)上搭载应用；研发(fa)的行业首个“大型掘进机关键部件(jian)及系(xi)统(tong)监测诊断系(xi)统(tong)（TOMD）”，是保障掘进机施工安(an)全和效(xiao)能的24小时全天候随身(shen)智能“体(ti)检医生(sheng)”。
隧道掘进机智能化研发(fa)，也离不(bu)开(kai)科研机构的助力(li)。中铁隧道局、中铁装(zhuang)备(bei)及郑州大学联(lian)合共建了隧道掘进机及智能运维全国重点实(shi)验室，成为(wei)隧道掘进机及智能建造(zao)领域的国家公共研究平台。平台自主成功研发(fa)出全国首套工序化应用的盾构智能掘进系(xi)统(tong)，集成了神经网(wang)络、预测算(suan)法、边(bian)缘反馈控制、应急熔断等(deng)技术，实(shi)现了复杂地质盾构掘进主动参数预测、隧道姿态调(diao)整控制、异常事件(jian)预警防控。
在深江铁路珠江口隧道，正(zheng)在施工的“大湾(wan)区号”盾构机搭载中铁隧道局创新研发(fa)的八大智能体(ti)系(xi)，实(shi)现智能化施工。中铁隧道局集团负责人表示，未来，将(jiang)通过与科研院(yuan)所(suo)合作，大幅提升(sheng)企业制造(zao)和施工智能化水平。（本(ben)文来源：经济日报 记者：齐慧）