圖為重慶東站候車大廳。

玻璃安裝機(jī)器人在工作。

受訪單位供圖

【應(yīng)用選萃】

◎本報記者雍黎 通訊員吳宇

機(jī)器人精準(zhǔn)作業(yè)，細(xì)致地平整地面、熟練地安裝玻璃天幕、高效地焊接管道；運(yùn)用數(shù)字建模技術(shù)，對每一片鋼板實(shí)行“量體剪裁”并固定“坐標(biāo)”；依托智慧建造管控平臺，實(shí)現(xiàn)施工安全精細(xì)化管理……

日前，我國西部地區(qū)最大高鐵樞紐站——重慶東站站房工程宣告建設(shè)完工。在這座總建筑面積約123萬平方米的超級交通樞紐的建設(shè)過程中，形成了一系列智慧建造場景，實(shí)現(xiàn)了大型公共建筑建造模式從“人海戰(zhàn)術(shù)”向“智能建造”的轉(zhuǎn)型。

機(jī)器人施工用人少效率高

在重慶東站施工現(xiàn)場，傳統(tǒng)的人工施工場景已被機(jī)器人施工場景取代。由四輪激光地面整平機(jī)、履帶地面抹平機(jī)以及地面抹光機(jī)組成的“機(jī)器人地面整形軍團(tuán)”，憑借先進(jìn)的激光定位系統(tǒng)，可將混凝土平整度誤差控制在3毫米范圍內(nèi)。

“重慶夏季高溫，但在機(jī)器人施工場景下，機(jī)器人可以替代人工在40℃高溫下連續(xù)作業(yè)，使人工成本降低了40％，施工效率提升了3至4倍，整體工期縮短70％?！敝需F建設(shè)重慶東站項(xiàng)目執(zhí)行經(jīng)理江志遠(yuǎn)說。

重慶東站總建筑面積約123萬平方米。在傳統(tǒng)人工施工場景下，地面平整度會因工人技藝水平而有所差別，而機(jī)器人施工能夠做到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。該站公共建筑面積大、空曠度高，也更適合機(jī)器人施工。

在機(jī)器人施工場景下，除了平整地面，機(jī)器人還承擔(dān)起了安裝玻璃幕墻的重任。

重慶東站四周均為高架層玻璃幕墻，明亮通透。為了進(jìn)一步提升建筑外觀的大氣與美觀，設(shè)計師將玻璃幕墻底部玻璃的高度調(diào)整至5米，并將原有的兩間一跨分格布局改為四間一跨，有效減少了幕墻龍骨帶來的視覺遮擋，增強(qiáng)了整體的通透感。然而，單塊2米寬、5米高玻璃的安裝，無疑是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

“這一片超大玻璃板，過去需要十幾個人一起協(xié)同搬運(yùn)安裝?！敝需F建設(shè)重慶東站裝飾負(fù)責(zé)人徐飛說?，F(xiàn)在，在機(jī)器人施工場景下，團(tuán)隊(duì)使用的玻璃安裝機(jī)器人采用模塊化機(jī)械臂與高精度伺服驅(qū)動系統(tǒng)來完成搬運(yùn)與安裝工作。這套具備800公斤負(fù)載能力的裝備，通過多傳感器融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)了毫米級定位，再配合自適應(yīng)柔性吸盤組與真空負(fù)壓控制系統(tǒng)，將傳統(tǒng)需要多人協(xié)作的高危作業(yè)，轉(zhuǎn)化為機(jī)械臂的“精準(zhǔn)舞蹈”。

重慶東站采用玻璃安裝機(jī)器人后，僅用3個多月就全部完工。相比傳統(tǒng)人工施工，機(jī)器人施工效率提升3倍，作業(yè)風(fēng)險降低了90％。

不僅如此，機(jī)器人在地下管廊施工中同樣大顯身手。它可以在直徑800毫米、壁厚8毫米的鋼質(zhì)管道中進(jìn)行焊接工作。

“傳統(tǒng)人工施工場景下，需要分6層進(jìn)行焊接工作，而在機(jī)器人施工場景下，機(jī)器人僅需2小時即可完成焊接，效率是人工作業(yè)的3倍，節(jié)省了70％的人工成本?！敝需F建設(shè)重慶東站機(jī)電負(fù)責(zé)人李明康說。此外，機(jī)器人還能像壁虎般吸附在鋼結(jié)構(gòu)表面，實(shí)現(xiàn)橫焊、立焊、仰焊。這不僅保證了焊接質(zhì)量，還提高了焊接效率。

數(shù)字建模實(shí)現(xiàn)“量體剪裁”

重慶東站以“山水千里、黃桷參天”為設(shè)計理念，將山城特色融入建筑“基因”，在東西主入口處打造了世界級超高超大多曲面樹形柱。樹形柱正面呈喇叭口造型，每根樹形柱都像穿了一身“萬鱗甲”，為不規(guī)則多曲面造型，最大的一根外表由近1200塊大小不一的3毫米厚不銹鋼板組成。

重慶東站建筑美學(xué)上的突破，得益于數(shù)字建模技術(shù)應(yīng)用場景的落地。

“我們構(gòu)建了三維可視化模型，依據(jù)模型設(shè)計面板的曲率和造型，結(jié)合受力分析將面板劃分為多個單元板塊，對每片鋼板實(shí)行‘量體剪裁’并確定其‘坐標(biāo)’，確保鋼板拼接的縫隙誤差控制在毫米級?！苯具h(yuǎn)說，在數(shù)字建模技術(shù)應(yīng)用場景下，工期節(jié)省30天，材料損耗率降低15％。

在重慶東站候車大廳內(nèi)，20根以“黃桷樹”為造型的支撐柱向上延展，穩(wěn)穩(wěn)撐起7．3萬平方米的候車空間，并與管簾式曲面吊頂自然銜接，營造出協(xié)調(diào)而寬闊的候車環(huán)境。管簾式曲面天花吊頂與天窗弧面連接平滑自然，模擬出長江與嘉陵江江面交匯的效果。

這一獨(dú)特造型的實(shí)現(xiàn)，是裝飾團(tuán)隊(duì)通過數(shù)字建模技術(shù)進(jìn)行三維模擬優(yōu)化的結(jié)果。

“如果沒有數(shù)字建模技術(shù)應(yīng)用場景，大廳天窗根本做不成?！毙祜w介紹，候車大廳天窗包梁延續(xù)了鋼結(jié)構(gòu)異形桁架的變化，采用半包鋁板與屋面鋼結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)，并以裝飾板點(diǎn)綴。這種異形結(jié)構(gòu)每一片形狀都不一樣，如果采用傳統(tǒng)方式，需要人工標(biāo)注后再進(jìn)行板材加工，安裝時不合適還需進(jìn)行調(diào)整，僅標(biāo)注就要耗時幾個月。而在數(shù)字建模技術(shù)應(yīng)用場景下，每一塊材料都是“量體裁剪”，避免了反復(fù)調(diào)整。這一舉措不僅實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化加工，使材料損耗率降低15％，還有效減少了運(yùn)輸次數(shù)，降低運(yùn)輸碳排放近20噸，縮短施工周期近1個月。

多系統(tǒng)集成讓管控更精細(xì)

重慶東站站場規(guī)模大，為3場15臺29線，站房上下8層。面對標(biāo)段眾多、施工界面復(fù)雜、板塊協(xié)同推進(jìn)的巨大挑戰(zhàn)，中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司客站建設(shè)指揮部依托自主研發(fā)的智慧建造管控平臺，集成了人員管理、材料追蹤、投資管理等多個子系統(tǒng)，打造了智慧管理場景，實(shí)現(xiàn)了施工全過程的精準(zhǔn)管控。

在智慧管理場景下，工作人員借助物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與傳感器，能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場進(jìn)行全方位、無死角監(jiān)管。在電子大屏上，各標(biāo)段進(jìn)展、人員出勤情況、設(shè)備分布狀況等信息一目了然，施工管理的智能化與精細(xì)化水平顯著提升。

為確保大型工程中混凝土施工的質(zhì)量，智慧建造管控平臺還集成了“混凝土智能管家”系統(tǒng)，對混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)過程中的溫度、濕度進(jìn)行全方位實(shí)時監(jiān)控。中鐵八局重慶東站項(xiàng)目黨支部書記張明說：“在智慧管理場景下，‘混凝土智能管家’系統(tǒng)，徹底解決了傳統(tǒng)人工測溫效率低、精度不足的問題?！?/p>

值得一提的是，智慧管理場景不僅解決了復(fù)雜交叉施工的管理難題，還提升了各專業(yè)間的協(xié)同效率與施工管理的準(zhǔn)確性、時效性。通過智慧建造管控平臺上的三維實(shí)景交通仿真決策系統(tǒng)，施工團(tuán)隊(duì)能夠?qū)崟r模擬不同交通組織方案下的車輛運(yùn)行狀態(tài)，為施工場站交通組織方案的優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。

自2022年5月開工建設(shè)以來，重慶東站在智能建造技術(shù)的有力支撐下，如今工程已進(jìn)入沖刺收尾階段。

記者了解到，作為數(shù)字化、智能化的高鐵站，重慶東站除了已經(jīng)落地的一系列智慧建造場景外，未來還將打造更多設(shè)施互聯(lián)、票制互通、無縫換乘、信息共享的智慧出行場景。