“领航号”盾构机搭(da)载了智(zhi)能掘进、智(zhi)能拼装等领先的智(zhi)能化系统，实现无人驾驶和辅(fu)助驾驶并行。 董(dong)超雯(wen)摄
上(shang)天(tian)有神州、下海有蛟龙、入地有盾构，盾构机如今已成为衡量国家装备制造(zao)业水(shui)平的重大关键装备。随着我国盾构建(jian)造(zao)、施工能力的不(bu)断提升(sheng)，以及5G、人工智(zhi)能、北斗(dou)等新技术的加持，让盾构机在拥(yong)有大力气的同时，也开始有了“大智(zhi)慧”。
产品更智(zhi)能
近日，由中铁工业旗下中铁工程装备集团打造(zao)的超大直径泥水(shui)盾构机“领航号”在上(shang)海市崇明区顺(shun)利始发。该设备搭(da)载了智(zhi)能掘进、智(zhi)能拼装等领先的智(zhi)能化系统，可以实现无人驾驶和辅(fu)助驾驶并行，标(biao)志着我国盾构隧(sui)道(dao)智(zhi)能建(jian)造(zao)水(shui)平达到新高度。
一部盾构机的零部件超过2万个，光(guang)一个控制系统就有2000多个点。如何确(que)保设备的稳定性和地质适宜性？智(zhi)能化、自动(dong)化成为盾构机发展的方向。
中铁装备集团总工程师贾连辉(hui)介绍：“此次始发的‘领航号’，将引领我国盾构隧(sui)道(dao)智(zhi)能建(jian)造(zao)水(shui)平攀升(sheng)到新的高度。”“领航号”盾构机配置了隧(sui)道(dao)智(zhi)能建(jian)造(zao)系统，拥(yong)有独立(li)思考(kao)、智(zhi)能分析、自主判断的“超级大脑”，搭(da)载智(zhi)能掘进、智(zhi)能拼装、超前地质预报、盾尾密封安全预警、设备状态在线监测(ce)等国内领先的智(zhi)能创新技术。
我国最新的盾构产品已经普遍配备了智(zhi)能化系统，其生产过程的智(zhi)能化水(shui)平也在不(bu)断提升(sheng)。
在中铁十四局参建(jian)的金塘海底(di)隧(sui)道(dao)施工现场，越来越多的生产环节通过技术升(sheng)级、设备更新、工艺换代，运用智(zhi)能化手段不(bu)断培育锻(duan)造(zao)新质生产力，为产业发展注入新动(dong)能。
据介绍，该项目采用现代化的工厂管理理念，搭(da)建(jian)了多功能布料机、全自动(dong)振捣(dao)平台、多功能机械手、自动(dong)化运输子母台车、自动(dong)控温蒸养窑(yao)五大智(zhi)能化生产系统，实现了管片钢筋笼加工、模具清理、喷涂脱模剂、混凝土浇(jiao)筑(zhu)、振捣(dao)、抹面、蒸养等八大工序的全环节、全流程工厂化、自动(dong)化、少人化生产，生产效能提升(sheng)20.8%。
运行更高效
5月16日，在新建(jian)宁波至(zhi)舟山铁路金塘海底(di)隧(sui)道(dao)宁波侧和舟山侧，隔海相望的两台超大直径盾构机刀盘同时转动(dong)，正式(shi)开启相向始发穿海之旅。
如何采用智(zhi)能化手段，尽可能探明周边环境，减少对盾构机操作人员的经验依赖，是隧(sui)道(dao)工程领域(yu)的挑战。
为此，施工团队搭(da)建(jian)了数字盾构系统，实现掘进数据实时采集、分析和预警，快速、精准指导盾构机掘进施工，有效解决智(zhi)能控制问题。团队还大力运用智(zhi)能化工装、智(zhi)慧化手段，不(bu)断适应不(bu)同地质地形要求，提升(sheng)施工效率。
金塘海底(di)隧(sui)道(dao)工程采用“甬舟号”和“定海号”2台盾构机施工，每台长135米、重4350吨，开挖(wa)直径14.57米。2台盾构机要下穿石油管线、海堤、码头和航道(dao)等多项风险源，穿越过程中要经历28次软硬地层(ceng)变(bian)换，最终在78米深海底(di)“会(hui)师”，中心轴线对接误差(cha)要求不(bu)超过2厘米。
为了确(que)保盾构机顺(shun)利掘进、精准对接，建(jian)设管理单位沪杭客专公司组织中铁十一局、中铁十四局项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，配备超前地质预报和超前加固等专用装备，做到“软硬通吃”；同时配备先进的导向系统，确(que)保海底(di)精准对接。
中铁十四局甬舟铁路项目指挥长胡浩介绍，搭(da)载了多项智(zhi)能装备的盾构机，就像一个深藏在地下的“可移动(dong)智(zhi)能建(jian)造(zao)工厂”。掘进过程中，最高将实现7环至(zhi)8环的日掘进速度，2台盾构机预计于2026年底(di)进行海底(di)对接。
2023年5月，中铁装备研制的世界首台绿色盾构机下线，应用于意大利西西里岛高速铁路项目。绿色理念主要通过智(zhi)能控制和低碳(tan)环保两方面得以体现，通过对盾构机掘进过程中各系统的自动(dong)智(zhi)能管理，实现与掘进地层(ceng)的自适应调节匹配，自主达到掘进效率和能源消耗的最佳匹配，实现绿色节能目的。截至(zhi)目前，中国中铁号盾构机已经出口到法国、德国、意大利、新加坡等30多个国家和地区。
体系更完善
2023年4月12日，集众多盾构机智(zhi)能化技术于一体的“基石一号”在北京(jing)地铁22号线始发。中铁装备电(dian)气与智(zhi)能技术研究院副院长林福龙介绍，这台盾构机集中搭(da)载了刮(gua)刀磨损检测(ce)、盾尾间隙测(ce)量、渣土体积测(ce)量、轴线纠偏自动(dong)控制、自动(dong)保压控制、自主掘进控制系统、地面集控中心、盾构远程监控平台等系统，实现了从局部智(zhi)能到全局智(zhi)慧的跨越，基本实现在均质地层(ceng)的一键启动(dong)、无人掘进。
盾构装备智(zhi)能化，不(bu)光(guang)是一台设备的智(zhi)能化，而是要实现设计、制造(zao)、施工、维(wei)修(xiu)全产业链的智(zhi)能化。
贾连辉(hui)介绍，早在9年前，中铁装备集团就着手开展盾构机的智(zhi)能化研究。2015年3月，由中铁装备集团承担的“TBM（硬岩掘进机）安全高效掘进全过程信(xin)息化智(zhi)能控制与支撑软件基础研究”项目成功获得国家重点基础研究发展计划立(li)项。
工程师团队经过不(bu)断探索和努力，取(qu)得了一系列创新成果和技术应用：研制的TBM-SMART系统，通过围岩探测(ce)、设备感知、数据分析挖(wa)掘、参数决策等，实现智(zhi)能施工，在30多台设备上(shang)搭(da)载应用；研发的行业首个“大型掘进机关键部件及系统监测(ce)诊(zhen)断系统（TOMD）”，是保障掘进机施工安全和效能的24小时全天(tian)候随身智(zhi)能“体检医生”。
隧(sui)道(dao)掘进机智(zhi)能化研发，也离不(bu)开科研机构的助力。中铁隧(sui)道(dao)局、中铁装备及郑州大学联(lian)合共建(jian)了隧(sui)道(dao)掘进机及智(zhi)能运维(wei)全国重点实验室，成为隧(sui)道(dao)掘进机及智(zhi)能建(jian)造(zao)领域(yu)的国家公共研究平台。平台自主成功研发出全国首套工序化应用的盾构智(zhi)能掘进系统，集成了神经网络、预测(ce)算法、边缘反馈控制、应急熔(rong)断等技术，实现了复杂(za)地质盾构掘进主动(dong)参数预测(ce)、隧(sui)道(dao)姿态调整控制、异(yi)常事件预警防控。
在深江铁路珠江口隧(sui)道(dao)，正在施工的“大湾区号”盾构机搭(da)载中铁隧(sui)道(dao)局创新研发的八大智(zhi)能体系，实现智(zhi)能化施工。中铁隧(sui)道(dao)局集团负责人表(biao)示，未来，将通过与科研院所合作，大幅(fu)提升(sheng)企业制造(zao)和施工智(zhi)能化水(shui)平。（本文来源：经济日报 记者：齐慧）