[01384458]既有线近接施工安全风险评估与智能监控关键技术研究及应用

中国铁建中铁十四局集团有限公司,是经国家建设部核准的具有综合施工能力的铁路特级施工总承包企业,其前身为铁道兵第四师,组建于1947年,1984年集体并入铁道部,2001年改制为母子公司的管理体制。集团下辖11个全资子公司、1个控股子公司、3个专业性分公司、5个区域性工程指挥部、6个区域经营指挥部、北京办事处,以及石武客专、成绵乐铁路、长株潭城际铁路、山西中南部铁路、贵广铁路、云桂铁路、沪昆客专、津保铁路、张唐铁路、成兰客专、郑徐客专等18个在建直属工程指挥部。安全生产工作一直是中铁十四局集团企业管理的重点内容,坚持“安全第一,预防为主”、“管生产必须管安全,谁主管谁负责”的安全管理原则,把安全生产作为施工生产的永恒主题。 近年来,随着铁路建设技术的发展以及人员、货物交通运输量的不断增长,铁路既有线复线建设、电气化改造与营运安全之间的矛盾引起了全社会的广泛关注。既有线改造过程大量涉及铁路线的单线变复线、路基加固、接长涵施工、顶进涵施工等繁杂近接施工工艺,安全管控难度大任务重。传统的铁路既有线施工安全管理都是采用人工现场监测、现场评估,安全管理过程缺乏实时性、有效性、科学性,进而产生了一系列施工安全隐患。因此,要适应复杂条件下铁路既有线近接施工实际,及时、合理应对铁路既有线近接施工中出现的新问题,就必须转变传统的施工安全管控方式。项目将北斗导航定位技术、无线网络传输技术、现代传感器技术及虚拟仪器技术引入铁路既有线近接施工安全管理监控及决策,实现对铁路既有线近接施工全过程各工艺环节安全生产信息的高度集成、快速处理、动态查询和准确分析,为既有线近接施工保驾护航。 为了保证复杂条件下的铁路既有线近接施工项目安全开展,中铁十四局集团有限公司委托以武汉理工大学为牵头单位,研发既有线近接施工安全风险评估与智能监控关键技术。以铁路既有线近接施工为背景,充分发挥现代信息技术在复杂近接工程施工中的指导作用,研发了“基于北斗的既有线近接施工智能移动安全风险评估系统”、“基于LabVIEW的既有线桥涵施工自动化监测系统”、“既有线近接施工地质信息管理系统”,通过对既有线近接施工全过程施工安全风险评估,发现风险,监控风险,记录风险,从而避免风险。项目研究成果改进了中铁十四局集团现有的铁路既有线施工安全管理模式,摒弃了传统的、粗放的、事后型的安全生产管理理念。中铁十四局集团有限公司将适应信息化时代发展的要求,依托自身强大的施工技术力量,建立铁路既有线近接施工与安全管理上的协同效应,项目研究成果已在中铁十局集团有限公司、中铁十四局集团有限公司、中铁二十四局集团有限公司推广应用,有望大量推广于国内外铁路既有线电气化改造项目中,具有重要的理论意义和实践指导价值。将北斗导航定位、无线网络传输、现代传感器及虚拟仪器等技术引入铁路既有线近接施工安全管理监控及决策,实现对近接施工全过程各工艺环节安全生产信息的高度集成、快速处理、动态查询和准确分析,为既有线近接施工保驾护航。 以铁路既有线“平改立”顶进涵施工工程为背景,研究了既有线近接施工时列车动荷载及静载荷的加载作用方式及荷载分布情况,根据近接施工特点开展了现场监测项目分析与确定,完成了基于北斗的既有线近接施工智能移动安全风险评估系统开发,完成了基于LabVIEW的铁路营业线桥涵施工防护自动化监测系统开发以及现场施工安全自动化采集仪硬件的研究与搭建,并开展了多个顶进涵施工全过程安全风险评估与安全智能监控。 ①利用北斗卫星定位技术,建立了一套集风险采集、安全管理、风险自动评估于一体的施工评估系统,实现安全检查人员在特定时间、特设地点完成有效的安全检查与评价; ②揭示列车运行静-动载荷耦合作用规律,分析各影响因素对施工支护主体的影响大小; ③开发了一套具有“数据智能采集并识别、数据无线传输并过滤、实时预警、轨道参数科学调整”等功能的施工防护多传感器自动化监测系统,实现了重点监测部位的多维度实时监测、评估及预警; ④构建基于数字地图的施工工程地质信息管理系统,实现地质信息数字化管理,为后续施工提供支持,提高施工组织管理水平; ⑤推导出了支护便梁上任一铰接点的沉降位移及水平位移值的科学计算公式。 本项目开发的成果较为成熟,适用于各类铁路电气化改造过程中出现的顶进涵施工、接长涵施工、铁路“单变复”扩能工程等,能较大程度上提高铁路近接施工过程中营业线路的安全,提高施工单位的信息化、数字化管理水平。 （1）应用情况 项目研究成果已在中铁十四局集团有限公司、中铁十局集团有限公司、中铁二十四局集团有限公司推广应用,有望大量推广于国内外铁路既有线电气化改造项目中,具有重要的现实意义和理论意义。 （2）存在的问题 由于不同的既有线近接施工工程的监测项目和评估项目有所不同,工程规模大小也不尽相同,因此需要进一步提高和完善不同既有线近接施工工程的涵盖率,同时将评估参数进行更细致的划分归类,使评估对象更科学和完善。无