中国高铁接触网智能化施工理念的探究

赵静 杨莲 武玉传

摘 要：从中国高铁技术发展史，可以看出，列车速度越来越高，运营安全系数要求越来越高，接触网作为高铁供电系统的重要组成部分，与机车受电弓之间的弓网关系就显得尤为重要，而反观国内接触网施工现场的主力军依然是劳务人员，所具备的专业技能堪忧，工艺、工法还是沿用传统的方式在进行，这一切都存在着极大的人为不确定因素。

关键词：中国高铁;智能化;施工理念;探究

中图分类号：U29-39 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）19-0198-02

0 引言

中国高速铁路（CHSR）是指新建设计开行250公里/小时（含预留）及以上动车组列车、初期运营速度不小于200公里/小时的客运专线铁路。多种分档法定为：时速140公里以下称为常速;时速140～160公里称为快速;时速160～200公里称为准高速;时速200～400公里称为高速;时速400公里以上称为更高速。时速600公里以上称为特高速。时速1000公里以上称为音速。时速1260公里以上称为超音速。进入21世纪以来，尤其是近十年间中国高铁技术突飞猛进，而我国高铁建设成绩也是有目共睹：中国高铁作为国家名片，号称中国新的四大发明，在国际高铁市场的地位同样不容小觑。

1 中国高铁接触网施工现状

1.1 传统接触网施工简介

（1）图纸会审还停留在传统会审阶段，全凭一线工程技术人员的理论和现场经验惯性进行。（2）施工测量还需人工定测，精度因人而异，精度有待进一步提高。（3）施工安装仅部分实现机械化，大部分还需人工操作。（4）接触网绝缘、导通测试、冷滑试验理论概念模糊，测量数据不具备权威性，现场操作繁琐。（5）接触网零部件大量采用栓接，安装繁琐，稳定性差。（6）设备分段绝缘器正式运营后不稳定，是影响弓网关系的关键因素。（7）设备隔离开关在正式投入运营，频繁操作后，存在分合闸不到位的现象，存在极大的安全质量隐患。（8）档案资料沿用传统纸质版移交，不能与施工同步，过程资料相关数据缺乏实效性，存在人为因素。（9）验收移交沿用传统方式进行，费时劳力，实际效果不好。（10）对工机具智能化研发重视度不够，使用传统工机具需要投入大量人员，存在人为不确定因素，质量隐患不可排除。

1.2 存在问题分析

（1）对中国高铁接触网施工质量重视度不高，没有上升到国家级重视层面，一线施工满足于现有施工工法和工艺水平，科技创新投入不足，没有全局智能化施工理念，没有科技创新长远规划，更谈不上详细实施计划了。（2）诚然近年来，接触网施工的机械化水平大大提高，许多先进工机具投入使用，如：接触网腕臂、吊弦自动化预配生产线、H型钢柱智能安装系统装置、隧道吊柱自动打孔安装装置、轻型数显式弹性吊索安装仪、背负式电连接压接设备、手动液压断线钳、铁路锂电高速切割机、高铁锂电精密拧紧系统、腕臂偏移测量仪、旋转剥线钳等智能专业工具，提高施工精度及施工效率，防范施工风险，为精品工程实施提供工具保障，但是由于没有智能化施工全局意识，因此大多都是各自为战，自我探索发展，并且由于施工单位自身科技创新研发理论能力有限，没有权威专家或高校的专业人士加入，研发的新工机具大多是华而不实，现场实效性不佳。（3）中国高铁接触网工程建设要经过设计、施工和运营移交三部分，而中间环节的施工所起的作用尤其关键，它是确保开通运营后的安全质量的重要一环，但是纵观一线施工，大部分还是靠劳务队在进行，劳务人员本身专业素质不高，若没有智能化施工全局理念的支撑，中国高铁施工质量只能靠劳务人员的自身素质和专业技能去保障，因此只有全面梳理全局智能化施工理念，大大减小一线施工劳力投入，减小人为施工的机会，大量研发新型接触网零部件和智能化工机具，不断更新完善传统工艺、工法，逐渐把安全质量人为控制转化成智能化控制，只有这样，中国高铁的质量才能有新的提升。（4）档案资料整理无纸化较之传统档案管理有不可替代的先进性：1）提高经济效益：过去一直使用粗放型模式即以增加工程技术人员和办公费用为解决这一难题的唯一手段，致使管理成本大幅上涨。而无纸化档案整理使传统的以纸质为载体的档案信息对象转为机读档案，不仅节约了保管费用，节省了占地空间，而且查阅起来极为方便迅速，从而避免了反复印制资料而造成的纸张和人力的浪费。2）提高办公效率：无纸化档案管理使资料能及时归档，并尽快利用。档案管理使查询资料变得非常简单，真正让办公人员做到足不出户便可了解现场情况。由于信息的超时空流动，无纸化档案事实上成为“无墙界档案”，档案库也从文件实体的保管基本变成了提供利用方便的信息控制中心。3）增强档案原件保护：将纸制档案转变为无纸化电子档案后，档案的使用更加安全。另外，通过档案的无纸化处理后，防止了部分工程档案篡改行为的发生。（5）对于诸如接触网绝缘、导通测试、冷滑试验的缺乏理论支持的现场薄弱环节，需要完善其理论性，建议编制系统软件和检测装置，便于一线操作。验收环节建议引入电子系统软件投入使用，以便提升实效性，减小走过场的官僚主义作风的人为干扰因素，提高其权威性和真实性[1]。

2 如何开展中国高铁接触网智能化施工

通过以上诸多原因分析，结合本人现场多年接触网施工工作经验，现把初步构思和设想描述如下[2，3]。

2.1 整体构思

全面树立高铁接触网工程施工智能化全局意识，要摒弃的传统施工管理理念，积极探索“智能为本，以人为辅”的施工管理理念，切实打造高铁接触网施工智能化、机械化流水线的施工理念。

2.2 具体流程

（1）图纸会审：在图纸会审阶段，要引入BIM技术，选派施工现场技术经验丰富的专业技术员进行现场实地调查，结合BIM三维模型，切实将前期图纸技术问题消灭在萌芽状态。（2）施工定测：研发一种智能化腕臂、吊弦测量计算装置，可以放在轨道上，初步设想为单轨双轮框架，具备测距记忆功能，自动测量支柱限界、支柱斜率，外轨超高，悬挂点处承力索高度，拉出值等有关计算数据，利用BIM技术，AI技术、CAM软件进行三维智能模拟，自动成像，对有关安装后的相关技术参数进行智能化判断对错。吊弦计算后具备弓网关系模拟检测功能，确保接触网前期技术测量计算工作精准到位，以达到逐步取消接触网调整工作的作用，满足高速铁路对接触网精度越来越高的需求。该装置还应具备自动出具施工表及材料计划的功能。（3）施工安装全面实现智能化安装，现仅以腕臂吊弦安装为例，提出本人的初步设想：“研发一种腕臂、吊弦智能化安装轨道车，该组列车采用双动力柴油机车牵引，外加平板，总长约250米，腕臂、吊弦安装与智能化预配流水线无缝衔接，材料采用传输带送达指定操作平台，通过自动化控制操作平台转向到指定位置，通过安装在作业车操作平台上的机械臂进行安装，紧固力矩采用机械臂外加数显力矩表进行，智能化安装，一次安装，一步到位。全程采用自动化控制，利用驾驶室内电脑显示全程程序化流水线安装，所有安装过程均有实时传输功能，所有技术参数均可以进行自动记录、保存，自我判断质量是否合格，并对不符合技术标准的项目有预警措施。紧密跟踪接触网零部件采用铰链抱箍连接和相近功能组合方案的研发进展情况，并做好相应技术参数对接工作。需要融合车辆、自动化、电气、机械、编程、施工、厂商等专业技术人士，分工明确，各尽其职，共同研发。”（4）接触网零部件过于繁杂，大多连接件还是采用螺栓式连接方式，不能进行智能化安装，可喜的是厂家已经在这方面有所研发，接触网零部件采用铰链抱箍连接和相近功能组合方案，提高了零部件的一体化程度和集成度，结合本人20多年一线施工技术经验，个人认为：中国高铁技术的研发步伐会不断向前推进，随着一次又一次的提速，对接触网施工技术标准的要求必然会越来越高，优化接触网零部件连接方式，向着集成化、标准化、统一化的方向发展，提高接触网施工的智能化安装水平，尽量减少人为因素干扰，保证一次安装，一次到位的施工理念必然会成为中国高铁接触网施工的前沿技术。（5）接触网所用的隔离开关在开通运营后，均会出现不同程度的质量隐患：诸如：电动隔离开关在远动、电动作业时的“分合刀闸”不到位，电机空转，拉弧、上网线（电缆）烧损等质量现象，手动隔离开关：人力操作吃力，“分合刀闸”不及时，形成拉弧，极易造成上网线（电缆）烧损等质量现象，由此给运营行车安全和维护人员人身安全带来极大的安全隐患，近年来，我国科技人员过多关注了隔离开关内部设计及电路优化方案，的确，在技术上有了新的进展，但是却往往忽略了在施工安装这个环节，设计出来的设备是否安装便捷，运营后设备运转是否良好。结合本人多年一线施工经验，个人认为：隔离开关设备发生质量问题的很大部分在于底座和操作杆，由于大多数厂家的一线技术人员只懂绘图和原理，不懂施工，没有一线现场经验，根据隔离开关安装的位置、地方不同，设计出来的零部件安装图，往往与一线现场安装不符，加上现场施工人员为劳务工，本身技能就欠缺，因此，安裝后的底座不能达到横平竖直，操作杆安装后不顺直，这就造成隔离开关设备在运转时，发生空转、分合刀闸不到位、不及时等现象。本文就通过施工中发现的问题，另辟途径，希望给今后科研人员研发提供另外一个思路。现在的接触网隔离开关无论是手动、还是电动（远动）的，均需通过操作杆进行作业，本人的初步构思是：需在隔离开关底座、操作杆上加装“质量标准控制器”，确保一线施工符合技术标准。保留隔离开关的操作杆，该操作杆与隔离开关本体转轴连接部位有个位移差，在远动、电动、手动（具有遥控工功能）均无法操作时，方可使用，具体使用方法：不具备手动功能的隔离开关需具备手动遥控之功能。需有现场监控之功能，可实时传送影像资料。（6）研发档案资料日常整理及入档专用软件，所有档案资料整理均在网上操作进行报审和审核工作，层层审批，逐一把控，采用逐级负责人电子签名和公司电子公章启用，真正实现档案资料整理无纸化办公的设想。

3 结语

总之，全面建立中国高铁接触网施工智能化、机械化流水线理念，不断对施工中各个环节的智能化进行科技创新及投入，逐渐从“以人为主，机械为辅”的传统施工理念，向“智能为本，以人为辅”的智能化施工管理理念转变，只有这样，中国高铁接触网施工水平才能跻身于世界强国之列，中国高铁接触网施工安全质量才能有一个质的飞跃。

参考文献

[1] 史天运.中国高速铁路信息化现状及智能化发展[J].科技导报，2019（6）：53-59.

[2] 陈怡心.基于牵引供电系统的电力供电方案对比研究[D].西南交通大学，2017.

[3] 肖彦华.我国高铁“走出去”的战略研究[D].辽宁大学，2017.