分析鐵路企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新特征以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的動(dòng)力,職稱(chēng)論文

分析鐵路企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新特征以及實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的動(dòng)力,職稱(chēng)論文為降低創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn),縮短創(chuàng)新周期,通過(guò)頂層規(guī)劃,構(gòu)成智能建造項(xiàng)目集群。充分發(fā)揮項(xiàng)目的載體作用,針對(duì)共性關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,統(tǒng)籌智能建造項(xiàng)目群的創(chuàng)新研究任務(wù),各個(gè)項(xiàng)目承當(dāng)不同的創(chuàng)新模塊,并行施行;協(xié)同單位之間利益匹配、分塊負(fù)責(zé)。項(xiàng)目集群間實(shí)現(xiàn)協(xié)同開(kāi)發(fā),完成攻關(guān)、試驗(yàn)、中試、試用等環(huán)節(jié)。在某特大橋智能建造的詳細(xì)實(shí)踐中,對(duì)創(chuàng)新任務(wù)進(jìn)行了模塊化分解,由距離較近的項(xiàng)目群組施行,實(shí)現(xiàn)了橋梁轉(zhuǎn)體智能控制,開(kāi)發(fā)了超高墩變截面多功能攀爬機(jī)器人,獲得了較好的技術(shù)突破,見(jiàn)圖2。2.3技術(shù)創(chuàng)新途徑通過(guò)創(chuàng)新鏈橫向浸透和縱向開(kāi)拓,動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)模塊的突破。橫向?qū)崿F(xiàn)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的集成,縱向?qū)崿F(xiàn)從用戶(hù)到智能設(shè)備、工藝、制造經(jīng)過(guò)的打通;把各個(gè)攻克的技術(shù)模塊有機(jī)地組合起來(lái)、融會(huì)貫穿,施行集成創(chuàng)新。2.3.1功能模塊重點(diǎn)突破途徑功能模塊重點(diǎn)突破途徑是指面向制約企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵模塊技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)。橋梁轉(zhuǎn)體技術(shù)是大型橋梁施工的關(guān)鍵模塊技術(shù),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體的智能化、自動(dòng)化對(duì)確保轉(zhuǎn)體經(jīng)過(guò)中的安全具有關(guān)鍵作用。除轉(zhuǎn)體工藝、球鉸技術(shù)外,轉(zhuǎn)體動(dòng)力智能控制就是智能建造最為關(guān)鍵的模塊技術(shù),結(jié)合BIM技術(shù),可實(shí)現(xiàn)控制進(jìn)程的可視化。智能控制是必須突破的技術(shù)模塊。2.3.2架構(gòu)規(guī)則重建途徑該途徑通過(guò)重新構(gòu)建架構(gòu)規(guī)則以及對(duì)已有模塊技術(shù)再集成,實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)。傳統(tǒng)車(chē)載養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)主要由噴淋系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)兩大類(lèi)模塊技術(shù)組成,而車(chē)載智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)增加了智能感悟技術(shù)及智能控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能控制、通信、以及噴淋系統(tǒng)等領(lǐng)域技術(shù)模塊的有效集成。2.3.3加強(qiáng)共性技術(shù)的基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)將基礎(chǔ)層、支撐平臺(tái)、關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品及應(yīng)用五個(gè)層次的產(chǎn)業(yè)鏈條打通,構(gòu)建開(kāi)放協(xié)同的智能建造創(chuàng)新體系,牽引傳統(tǒng)鐵路施工企業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。BIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能建造的共性技術(shù)。要建立起具有推廣意義的BIM企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),推進(jìn)BIM技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè),重點(diǎn)探尋求索基于BIM技術(shù)的智能建造,圍繞新型的項(xiàng)目管控形式,推進(jìn)互動(dòng)創(chuàng)新和持續(xù)優(yōu)化。2.3.4加強(qiáng)試驗(yàn)驗(yàn)證圍繞技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)中的試驗(yàn)驗(yàn)證需要,通過(guò)中試、測(cè)試等發(fā)現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題,不斷迭代改良,縮短技術(shù)研發(fā)周期。2.3.5科技示范推廣應(yīng)用產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新與其市場(chǎng)盈利能力往往相輔相成,呈螺旋性促進(jìn)。在整個(gè)協(xié)同創(chuàng)新經(jīng)過(guò)中,成果推廣應(yīng)用是最終目的,也是協(xié)同創(chuàng)新良性循環(huán)的原動(dòng)力。協(xié)同創(chuàng)新,內(nèi)部先用,將科技成果的市場(chǎng)交易內(nèi)部化,消除中間環(huán)節(jié),降低轉(zhuǎn)化成本,提高轉(zhuǎn)化效率。圖2基于項(xiàng)目群組離散技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)對(duì)外推廣及供貨由協(xié)同主體單位統(tǒng)一供給、集中控制;技術(shù)協(xié)作與銷(xiāo)售制約相平衡;減少知識(shí)外溢衍生的風(fēng)險(xiǎn)。3技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐基于BIM的特大橋智能建造聯(lián)合多家單位,針對(duì)某高速鐵路上的橋梁施工項(xiàng)目,進(jìn)行了創(chuàng)新實(shí)踐。以3DGIS為基礎(chǔ)平臺(tái),以BIM模型為紐帶,對(duì)施工工序進(jìn)行WBS分解,與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián),以工作流驅(qū)動(dòng)BIM模型,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序的施工智能控制。3.1施工仿真基于BIM模型,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及多媒體仿真技術(shù)可進(jìn)行半實(shí)物半虛擬仿真,輔助決策。(1)三維形象進(jìn)度:根據(jù)施工進(jìn)度,基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)針對(duì)工點(diǎn)模型,實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景中施工進(jìn)度模擬及閱讀。(2)站場(chǎng)橋梁復(fù)雜工點(diǎn)的虛擬施工:通過(guò)傾斜攝影技術(shù)能夠獲取精到準(zhǔn)確的三維實(shí)景地形,結(jié)合工點(diǎn)三維模型、機(jī)械設(shè)備模型等,構(gòu)建一個(gè)虛擬施工環(huán)境,對(duì)施工方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬演練,通過(guò)三維空間分析等方式方法,優(yōu)化施工方案,減少施工成本與時(shí)間。(3)物料跟蹤和檢測(cè)驗(yàn)收:依托BIM模型,融合數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)構(gòu)件產(chǎn)品全壽命周期信息的分享;如可自動(dòng)進(jìn)行成本和材料的統(tǒng)計(jì)分析,點(diǎn)擊每個(gè)構(gòu)件模型,可自動(dòng)生成構(gòu)件二維碼,掃碼可查詢(xún)?cè)牧霞笆┕そ?jīng)過(guò)等相關(guān)信息,對(duì)特大橋裝配式一體化進(jìn)行三維進(jìn)度管理。3.2轉(zhuǎn)體施工智能控制3.2.1轉(zhuǎn)體控制可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)某特大橋,BIM平臺(tái)模擬各項(xiàng)轉(zhuǎn)體參數(shù),開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)體模擬功能,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了同步轉(zhuǎn)體,其主要包括安裝在轉(zhuǎn)體的DGPS、雙軸傾角傳感器、無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)模塊等,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)體測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)和轉(zhuǎn)體六自由度位姿數(shù)據(jù)的自主感悟,并實(shí)時(shí)上傳至中心控制系統(tǒng)。云平臺(tái)存儲(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)和轉(zhuǎn)體BIM模型,基于VTK可視化技術(shù),控制系統(tǒng)施行智能分析現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),驅(qū)動(dòng)模型實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)體姿態(tài)。3.2.2轉(zhuǎn)體姿態(tài)智能控制以動(dòng)態(tài)傾角傳感器為核心,配備雙向定位DGPS、和控制器等。差分DGPS用于確定設(shè)備關(guān)注段的坐標(biāo)和高程,安裝在轉(zhuǎn)體上的動(dòng)態(tài)傾角傳感器用于精到準(zhǔn)確測(cè)量轉(zhuǎn)體行程以及角度,能夠監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)體的姿態(tài),安裝在轉(zhuǎn)體上的三維電子羅盤(pán)SEC385用于測(cè)量實(shí)時(shí)位置的坡度以及方位角。工作流程為:(1)建立轉(zhuǎn)體的預(yù)測(cè)軌跡坐標(biāo)軸線;(2)基于DGPS獲取轉(zhuǎn)體的絕對(duì)坐標(biāo)及方向;(3)基于傾角傳感器獲取轉(zhuǎn)體的坐標(biāo)及姿態(tài);(4)控制系統(tǒng)經(jīng)信息融合,判定轉(zhuǎn)體的姿態(tài)與目的軌跡的差異。(5)根據(jù)目的差,反應(yīng)控制伺服轉(zhuǎn)動(dòng)支承調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)體姿態(tài)。通過(guò)將轉(zhuǎn)體坐標(biāo)系原點(diǎn)平移到定位DGPS天線位置實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)定,然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)體坐標(biāo)系三軸與地理坐標(biāo)系平行;在得到該坐標(biāo)后,根據(jù)單軸傾角傳感器測(cè)得的傾角,以及轉(zhuǎn)體的長(zhǎng)度,推導(dǎo)出轉(zhuǎn)體端點(diǎn)的地理坐標(biāo)。轉(zhuǎn)體姿態(tài)控制流程見(jiàn)圖3。3.3變截面超高墩的綜合維護(hù)攀爬機(jī)器人針對(duì)超高墩綜合養(yǎng)護(hù)、應(yīng)急救援、檢測(cè),研制了應(yīng)用于變截面超高墩檢測(cè)及綜合維護(hù)的攀爬機(jī)器人。機(jī)器人構(gòu)造體系采用雙層并聯(lián)復(fù)合輪腿,側(cè)向吸附力采用環(huán)向抱緊式,相比夾持式、真空吸附式、永磁吸附、變磁吸附、側(cè)向頂緊式等,繩索通過(guò)雙向張拉抱緊電機(jī)驅(qū)動(dòng)復(fù)合輪腿抱緊墩柱,實(shí)用性強(qiáng),構(gòu)造系統(tǒng)簡(jiǎn)介,承載能力強(qiáng),重量輕,能耗小,可適應(yīng)變截面;控制系統(tǒng)可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、可姿態(tài)矯正,穩(wěn)定性高;造價(jià)較低、并可構(gòu)成作業(yè)平臺(tái)。圖3轉(zhuǎn)體姿態(tài)解析流程3.3.1研發(fā)思路通過(guò)模塊化分解,分系統(tǒng)研制及試驗(yàn),制定了科學(xué)合理、可靠的技術(shù)方案。攀爬機(jī)器人系統(tǒng)由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感悟系統(tǒng)四大部分組成。3.3.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及創(chuàng)新機(jī)械系統(tǒng)采用雙層并聯(lián)伺服頂升架構(gòu),即上下兩段。下段抱緊,上段松開(kāi),上下段之間的伺服推桿頂升上段爬行至給定距離;上段抱緊,下段松開(kāi),伺服電機(jī)拉動(dòng)下段爬升,依次往復(fù)。華而不實(shí)每段安裝一組基于環(huán)向張拉索驅(qū)動(dòng)的伸縮復(fù)合輪腿,復(fù)合輪腿中包括由內(nèi)外套筒組成攀爬機(jī)器人可伸縮支撐腳、攀爬機(jī)器人可伸縮爬行輪,可伸縮支撐腳、可伸縮爬行輪沿截面周圈布置,并與機(jī)器人本體相連;環(huán)向張拉索通過(guò)帶U形滾動(dòng)軸承串聯(lián)連接支撐腳,索的張拉,推動(dòng)支撐腳抱緊墩身,并與爬行輪聯(lián)合構(gòu)成自平衡體系,復(fù)合輪腿可沿墩身法向方向伸縮,索張拉后,各復(fù)合輪腿通過(guò)壓拉復(fù)位彈簧構(gòu)成受力平衡的彈性支點(diǎn),用于為機(jī)器人提供支撐及行進(jìn)用的摩擦力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定位及抱緊松開(kāi)的交替。實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)創(chuàng)新,能夠根據(jù)墩身截面自適應(yīng)重構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng);開(kāi)發(fā)了多通道同步抱緊系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了抱緊系統(tǒng)多支撐點(diǎn)的同步伸縮、定位及觸力自主調(diào)節(jié);提出了基于積分滑模的欠驅(qū)動(dòng)墩身形狀跟蹤控制方式方法,該方式方法能夠有效地完成軌跡跟蹤任務(wù),并且對(duì)參數(shù)攝動(dòng)具有很強(qiáng)的魯棒性;提出了基于多傳感器的信息融合技術(shù),實(shí)現(xiàn)了感悟、規(guī)劃、動(dòng)作和協(xié)同的智能化;開(kāi)發(fā)了具有現(xiàn)場(chǎng)管理特征的操作系統(tǒng),使用經(jīng)過(guò)中具體表現(xiàn)出維護(hù)管理數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)可視化、管理動(dòng)態(tài)化、服務(wù)人性化、檢測(cè)實(shí)時(shí)化。4結(jié)語(yǔ)本文主要基于模塊化視角,通過(guò)對(duì)智能建造的內(nèi)涵、鐵路企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)在狀況的描繪敘述,以創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈融合匹配為原則,以產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)為突破點(diǎn),構(gòu)建了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新途徑:功能模塊重點(diǎn)突破途徑及架構(gòu)規(guī)則重建途徑,并給出不同途徑間的適用條件。同時(shí),結(jié)合某特大橋的施工開(kāi)展了智能建造創(chuàng)新實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了施工工藝經(jīng)過(guò)、關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的智能監(jiān)測(cè)、智能分析、智能控制,提升了企業(yè)施工技術(shù)水平及核心競(jìng)爭(zhēng)力,為鐵路施工企業(yè)智能建造研究及實(shí)踐提供參考。智能建造背景下,鐵路施工企業(yè)要把握市場(chǎng)變化、創(chuàng)新思維,認(rèn)真研究行業(yè)智能建造政策、需求,聚焦互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和智能機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域,開(kāi)展集成創(chuàng)新,構(gòu)建主要業(yè)務(wù)板塊的智能建造體系,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),推動(dòng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。以下為參考文獻(xiàn)[1]王峰.我們國(guó)家高速鐵路智能建造技術(shù)發(fā)展實(shí)踐與瞻望[J].中國(guó)鐵路,2022(4):1-8.[2]徐志剛,李金龍,等.智能公路發(fā)展現(xiàn)在狀況與關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2022(8):1-24.[3]王同軍.基于BIM技術(shù)的鐵路工程建設(shè)管理創(chuàng)新與實(shí)踐[J].鐵道學(xué)報(bào),2022(1):1-9.[4]王狄龍.新型建筑工業(yè)化與BIM技術(shù)的協(xié)同關(guān)系分析[J].中國(guó)建材科技,2021(6):73-74.[5]趙康杰,劉育波.產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈互動(dòng)促進(jìn)資源型區(qū)域產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型研究[J].煤炭經(jīng)濟(jì)研究,2022(12):4-11.[6]郭樹(shù)東.以企業(yè)為主體的鐵路技術(shù)創(chuàng)新體系構(gòu)建研究[J].科學(xué)決策,2021(4):52-68.[7]黃端.建筑工業(yè)化的發(fā)展現(xiàn)在狀況與對(duì)策[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2021(18):45-46.[8]張貴林,中國(guó)建筑業(yè)發(fā)展途徑暨施工企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)研究[J].建筑,2020(3):9-19.[9]武建龍,王宏起.戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)突破性技術(shù)創(chuàng)新途徑研究基于模塊化視角[J].科學(xué)學(xué)研究,2020(4):508-517.[10]Jacobides,M.G,KnudsenT.Benefitingfrominnovation:Valuecreation,valueappropriationandtheroleofindustryar