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求實飛博合作共研盾構(gòu)新技術(shù)實現(xiàn)管片“自動拼裝”，讓“大塊頭”擁有“大智慧”

日期：2024-06-16



聚焦新質(zhì)生產(chǎn)力 盾構(gòu)新技術(shù)實現(xiàn)管片“自動拼裝”
讓“大塊頭”擁有“大智慧”
　　新技術(shù)的加持，讓盾構(gòu)機在擁有“大力氣”的同時，也開始有了“大智慧”。
　　前不久，2023年度天津市科學(xué)技術(shù)獎揭曉，由天津大學(xué)、天津求實飛博科技有限公司、中交天和機械設(shè)備制造有限公司、中交第一航務(wù)工程局有限公司共同完成的“盾構(gòu)拼裝機光電融合感知自動拼裝關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目榮獲科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。
　　從新中國成立初期的“有路可走”到當(dāng)下的“暢行無阻”，我國已逐漸成為當(dāng)之無愧的交通大國，建成了全球最大的高速鐵路網(wǎng)、公路網(wǎng)。交通項目的發(fā)展離不開隧道建設(shè)，盾構(gòu)技術(shù)被廣泛運用于各項隧道工程中。
　　天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院副教授王雙介紹，作為盾構(gòu)機的重要子系統(tǒng)，拼裝機用于隧道襯砌管片拼裝，需要融合機械、液壓、運動控制、檢測等多種技術(shù)，其拼裝性能直接關(guān)系到施工安全和隧道質(zhì)量。由于多自由度拼裝機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管片拼裝精度要求嚴(yán)苛，因此目前管片拼裝過程仍主要依靠人工，通過遙控器控制拼裝機完成。
　　“但在人工拼裝的過程中，存在拼裝質(zhì)量不高、拼裝操作危險和施工安全隱患等問題，因此，我們決定研究開發(fā)盾構(gòu)拼裝機光電融合感知自動拼裝關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用?！蓖蹼p一口道出項目要解決的行業(yè)痛點。
　　“我們幾家單位的合作，目標(biāo)很明確，就是要做自動拼裝，滿足工程實際需求?！蓖蹼p說。
　　奔著問題去，向著難處攻?！白畛跷覀冞M(jìn)行了大量的調(diào)研。在搜集信息時，發(fā)現(xiàn)超聲、電磁都可以用來探測距離和位置，但是考慮到探測距離和精度的要求，以及環(huán)境適應(yīng)性等因素，我們最終還是將目光轉(zhuǎn)到光電上來?！痹谔旖虼髮W(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院的光電技術(shù)與光纖傳感實驗室里，擺滿了光纖傳感設(shè)備的實驗樣機。王雙一件一件地介紹著，如數(shù)家珍。
　　“前期在實驗室里，方案設(shè)定、器件選型、驗證等工作很快就做完了?！蓖蹼p說，“從0到1”的創(chuàng)新過程，大家覺得“挺順利”，而“從1到N”的落地應(yīng)用，即在施工現(xiàn)場不斷調(diào)整方案的4年間，團(tuán)隊卻感受到了前所未有的壓力——“簡直就是‘一波未平，一波又起’”。
　　王雙翻看著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎提名書，回憶道：“有時候我們看數(shù)值覺得沒問題，但現(xiàn)場實施效果，卻存在很大偏差。大家不知道原因在哪兒，慢慢分析才發(fā)現(xiàn)，這就像三個變量列出三個方程，就能算出一對一的解，但面對復(fù)雜問題的時候往往就沒法得到唯一解。我們只好不斷修正算法，使它形成迭代，從錯綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)中建立起一對一的關(guān)系?！?/span>
　　“好幾次解不出問題，我們都覺得束手無策了?！蓖蹼p笑著說，“但是從沒有人說不干了，大家整理好思緒，一遍遍地討論、研究，關(guān)關(guān)雖難過，但也關(guān)關(guān)過了。”
　　市場有需求，發(fā)展有要求，科研才有價值，前行才有動力。隨著難題被逐個攻克，團(tuán)隊的信心也愈發(fā)強烈。
　　最終，項目提出的基于視覺—激光和結(jié)構(gòu)光增強的多光電融合技術(shù)，實現(xiàn)了管片姿態(tài)檢測和精確定位，提出的基于光纖微腔和分布式相位時域反射融合的盾構(gòu)拼裝機狀態(tài)監(jiān)測和反饋控制技術(shù)，實現(xiàn)了實時監(jiān)測盾構(gòu)拼裝機液壓系統(tǒng)在工作過程中的健康狀態(tài)，以及拼裝機整體振動場分布情況，進(jìn)而保證了在管片姿態(tài)檢測和位置精準(zhǔn)識別的基礎(chǔ)上，盾構(gòu)拼裝機液壓系統(tǒng)能夠?qū)⒐芷瑴?zhǔn)確送至拼裝位置，實現(xiàn)盾構(gòu)管片的高質(zhì)量自動拼裝。
　　工欲善其事，必先利其器，儀器設(shè)備的進(jìn)步也推動人類科技的進(jìn)步。
　　如今，相關(guān)技術(shù)成果已在中交天和機械設(shè)備制造有限公司、中交第一航務(wù)工程局有限公司、中交（天津）軌道交通投資建設(shè)有限公司等10余家企業(yè)獲得應(yīng)用，在地鐵、鐵路、公路、市政管網(wǎng)、過江隧道、水電等國家重大重點工程領(lǐng)域的應(yīng)用中實現(xiàn)安全可靠、快速精準(zhǔn)的施工，促進(jìn)盾構(gòu)機全鏈條產(chǎn)業(yè)的升級，提高隧道施工的質(zhì)量和效率，也使我國的盾構(gòu)機自動拼裝技術(shù)處于世界前沿。
轉(zhuǎn)載自天津日報 原報記者 胡萌偉

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