“领(ling)航号”盾构机搭载了(le)智能(neng)掘进、智能(neng)拼装等领(ling)先的(de)智能(neng)化系(xi)统，实现无人驾驶和辅(fu)助驾驶并(bing)行(xing)。 董超雯摄
上(shang)天有神州、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)业水平(ping)的(de)重大关键装备。随着我国盾构建(jian)造(zao)、施工能(neng)力的(de)不(bu)断(duan)提升，以及5G、人工智能(neng)、北斗等新技术的(de)加(jia)持，让盾构机在拥有大力气的(de)同时(shi)，也开(kai)始(shi)有了(le)“大智慧”。
产品更智能(neng)
近日，由(you)中铁工业旗下中铁工程装备集团打(da)造(zao)的(de)超大直径泥水盾构机“领(ling)航号”在上(shang)海市崇明区顺利始(shi)发。该设备搭载了(le)智能(neng)掘进、智能(neng)拼装等领(ling)先的(de)智能(neng)化系(xi)统，可以实现无人驾驶和辅(fu)助驾驶并(bing)行(xing)，标志(zhi)着我国盾构隧道智能(neng)建(jian)造(zao)水平(ping)达到新高度(du)。
一部盾构机的(de)零部件超过2万个，光一个控制系(xi)统就有2000多个点。如何确保设备的(de)稳定性和地质适宜性？智能(neng)化、自动(dong)化成为盾构机发展的(de)方向。
中铁装备集团总工程师贾连辉介绍：“此次始(shi)发的(de)‘领(ling)航号’，将引领(ling)我国盾构隧道智能(neng)建(jian)造(zao)水平(ping)攀升到新的(de)高度(du)。”“领(ling)航号”盾构机配置了(le)隧道智能(neng)建(jian)造(zao)系(xi)统，拥有独(du)立思考、智能(neng)分析、自主判(pan)断(duan)的(de)“超级大脑”，搭载智能(neng)掘进、智能(neng)拼装、超前地质预报、盾尾密封安全预警、设备状(zhuang)态在线监(jian)测等国内领(ling)先的(de)智能(neng)创(chuang)新技术。
我国最新的(de)盾构产品已经普遍配备了(le)智能(neng)化系(xi)统，其生产过程的(de)智能(neng)化水平(ping)也在不(bu)断(duan)提升。
在中铁十四局参建(jian)的(de)金塘海底隧道施工现场，越来越多的(de)生产环节通过技术升级、设备更新、工艺换代，运用智能(neng)化手(shou)段不(bu)断(duan)培育锻(duan)造(zao)新质生产力，为产业发展注入新动(dong)能(neng)。
据介绍，该项目采用现代化的(de)工厂管理理念，搭建(jian)了(le)多功能(neng)布料机、全自动(dong)振(zhen)捣平(ping)台、多功能(neng)机械手(shou)、自动(dong)化运输子(zi)母台车、自动(dong)控温(wen)蒸养窑五大智能(neng)化生产系(xi)统，实现了(le)管片钢筋(jin)笼加(jia)工、模具清理、喷涂脱(tuo)模剂(ji)、混凝土浇(jiao)筑(zhu)、振(zhen)捣、抹面、蒸养等八大工序的(de)全环节、全流程工厂化、自动(dong)化、少人化生产，生产效能(neng)提升20.8%。
运行(xing)更高效
5月16日，在新建(jian)宁波至舟山铁路金塘海底隧道宁波侧(ce)和舟山侧(ce)，隔海相望的(de)两台超大直径盾构机刀(dao)盘同时(shi)转动(dong)，正式开(kai)启相向始(shi)发穿海之旅。
如何采用智能(neng)化手(shou)段，尽可能(neng)探明周边(bian)环境，减少对盾构机操作人员的(de)经验依赖(lai)，是(shi)隧道工程领(ling)域的(de)挑战。
为此，施工团队搭建(jian)了(le)数字盾构系(xi)统，实现掘进数据实时(shi)采集、分析和预警，快速、精准指导盾构机掘进施工，有效解决(jue)智能(neng)控制问题。团队还大力运用智能(neng)化工装、智慧化手(shou)段，不(bu)断(duan)适应(ying)不(bu)同地质地形(xing)要求，提升施工效率。
金塘海底隧道工程采用“甬舟号”和“定海号”2台盾构机施工，每台长135米(mi)、重4350吨，开(kai)挖直径14.57米(mi)。2台盾构机要下穿石油管线、海堤、码头(tou)和航道等多项风险源，穿越过程中要经历28次软硬地层变换，最终在78米(mi)深海底“会师”，中心轴线对接误差(cha)要求不(bu)超过2厘米(mi)。
为了(le)确保盾构机顺利掘进、精准对接，建(jian)设管理单位沪杭客专公司组(zu)织中铁十一局、中铁十四局项目部对盾构机进行(xing)了(le)针对性设计和优化，采用重型带压刀(dao)盘，配备超前地质预报和超前加(jia)固等专用装备，做到“软硬通吃”；同时(shi)配备先进的(de)导向系(xi)统，确保海底精准对接。
中铁十四局甬舟铁路项目指挥长胡浩介绍，搭载了(le)多项智能(neng)装备的(de)盾构机，就像一个深藏在地下的(de)“可移动(dong)智能(neng)建(jian)造(zao)工厂”。掘进过程中，最高将实现7环至8环的(de)日掘进速度(du)，2台盾构机预计于2026年底进行(xing)海底对接。
2023年5月，中铁装备研制的(de)世界(jie)首台绿色盾构机下线，应(ying)用于意大利西西里岛高速铁路项目。绿色理念主要通过智能(neng)控制和低碳环保两方面得以体(ti)现，通过对盾构机掘进过程中各系(xi)统的(de)自动(dong)智能(neng)管理，实现与掘进地层的(de)自适应(ying)调(diao)节匹(pi)配，自主达到掘进效率和能(neng)源消耗(hao)的(de)最佳匹(pi)配，实现绿色节能(neng)目的(de)。截至目前，中国中铁号盾构机已经出口到法国、德国、意大利、新加(jia)坡等30多个国家和地区。
体(ti)系(xi)更完善
2023年4月12日，集众(zhong)多盾构机智能(neng)化技术于一体(ti)的(de)“基石一号”在北京地铁22号线始(shi)发。中铁装备电气与智能(neng)技术研究院副院长林福(fu)龙介绍，这台盾构机集中搭载了(le)刮刀(dao)磨损检测、盾尾间隙测量、渣土体(ti)积测量、轴线纠偏自动(dong)控制、自动(dong)保压控制、自主掘进控制系(xi)统、地面集控中心、盾构远程监(jian)控平(ping)台等系(xi)统，实现了(le)从局部智能(neng)到全局智慧的(de)跨越，基本实现在均质地层的(de)一键启动(dong)、无人掘进。
盾构装备智能(neng)化，不(bu)光是(shi)一台设备的(de)智能(neng)化，而是(shi)要实现设计、制造(zao)、施工、维修全产业链的(de)智能(neng)化。
贾连辉介绍，早在9年前，中铁装备集团就着手(shou)开(kai)展盾构机的(de)智能(neng)化研究。2015年3月，由(you)中铁装备集团承担的(de)“TBM（硬岩掘进机）安全高效掘进全过程信息(xi)化智能(neng)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项。
工程师团队经过不(bu)断(duan)探索和努力，取得了(le)一系(xi)列创(chuang)新成果和技术应(ying)用：研制的(de)TBM-SMART系(xi)统，通过围岩探测、设备感知(zhi)、数据分析挖掘、参数决(jue)策等，实现智能(neng)施工，在30多台设备上(shang)搭载应(ying)用；研发的(de)行(xing)业首个“大型掘进机关键部件及系(xi)统监(jian)测诊断(duan)系(xi)统（TOMD）”，是(shi)保障(zhang)掘进机施工安全和效能(neng)的(de)24小时(shi)全天候随身智能(neng)“体(ti)检医生”。
隧道掘进机智能(neng)化研发，也离不(bu)开(kai)科(ke)研机构的(de)助力。中铁隧道局、中铁装备及郑州大学联合(he)共建(jian)了(le)隧道掘进机及智能(neng)运维全国重点实验室，成为隧道掘进机及智能(neng)建(jian)造(zao)领(ling)域的(de)国家公共研究平(ping)台。平(ping)台自主成功研发出全国首套(tao)工序化应(ying)用的(de)盾构智能(neng)掘进系(xi)统，集成了(le)神经网络、预测算法、边(bian)缘反馈控制、应(ying)急(ji)熔断(duan)等技术，实现了(le)复杂地质盾构掘进主动(dong)参数预测、隧道姿态调(diao)整控制、异常事件预警防控。
在深江铁路珠江口隧道，正在施工的(de)“大湾区号”盾构机搭载中铁隧道局创(chuang)新研发的(de)八大智能(neng)体(ti)系(xi)，实现智能(neng)化施工。中铁隧道局集团负责人表示，未来，将通过与科(ke)研院所合(he)作，大幅(fu)提升企(qi)业制造(zao)和施工智能(neng)化水平(ping)。（本文来源：经济日报 记者：齐慧）