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公司新聞
求實飛博合作共研盾構新技術實現管片“自動拼裝”，讓“大塊頭”擁有“大智慧”
日期：2024-06-16
聚焦新質生產力 盾構新技術實現管片“自動拼裝”
讓“大塊頭”擁有“大智慧”
新技術的加持，讓盾構機在擁有“大力氣”的同時，也開始有了“大智慧”。前不久，2023年度天津市科學技術獎揭曉，由天津大學、天津求實飛博科技有限公司、中交天和機械設備制造有限公司、中交第一航務工程局有限公司共同完成的“盾構拼裝機光電融合感知自動拼裝關鍵技術及應用”項目榮獲科學技術進步獎二等獎。
從新中國成立初期的“有路可走”到當下的“暢行無阻”，我國已逐漸成為當之無愧的交通大國，建成了全球最大的高速鐵路網、公路網。交通項目的發展離不開隧道建設，盾構技術被廣泛運用于各項隧道工程中。
天津大學精密儀器與光電子工程學院副教授王雙介紹，作為盾構機的重要子系統，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，其拼裝性能直接關系到施工安全和隧道質量。由于多自由度拼裝機的結構復雜，管片拼裝精度要求嚴苛，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，我們決定研究開發盾構拼裝機光電融合感知自動拼裝關鍵技術及應用?！蓖蹼p一口道出項目要解決的行業痛點。
“我們幾家單位的合作，目標很明確，就是要做自動拼裝，滿足工程實際需求。”王雙說。
奔著問題去，向著難處攻?！白畛跷覀冞M行了大量的調研。在搜集信息時，發現超聲、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，以及環境適應性等因素，我們最終還是將目光轉到光電上來?！痹谔旖虼髮W精密儀器與光電子工程學院的光電技術與光纖傳感實驗室里，擺滿了光纖傳感設備的實驗樣機。王雙一件一件地介紹著，如數家珍。
“前期在實驗室里，方案設定、器件選型、驗證等工作很快就做完了?！蓖蹼p說，“從0到1”的創新過程，大家覺得“挺順利”，而“從1到N”的落地應用，即在施工現場不斷調整方案的4年間，團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’”。
王雙翻看著科學技術進步獎提名書，回憶道：“有時候我們看數值覺得沒問題，但現場實施效果，卻存在很大偏差。大家不知道原因在哪兒，慢慢分析才發現，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，從錯綜復雜的關聯中建立起一對一的關系?！?/span>
“好幾次解不出問題，我們都覺得束手無策了。”王雙笑著說，“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，關關雖難過，但也關關過了?！?/span>
市場有需求，發展有要求，科研才有價值，前行才有動力。隨著難題被逐個攻克，團隊的信心也愈發強烈。
最終，項目提出的基于視覺—激光和結構光增強的多光電融合技術，實現了管片姿態檢測和精確定位，提出的基于光纖微腔和分布式相位時域反射融合的盾構拼裝機狀態監測和反饋控制技術，實現了實時監測盾構拼裝機液壓系統在工作過程中的健康狀態，以及拼裝機整體振動場分布情況，進而保證了在管片姿態檢測和位置精準識別的基礎上，盾構拼裝機液壓系統能夠將管片準確送至拼裝位置，實現盾構管片的高質量自動拼裝。
工欲善其事，必先利其器，儀器設備的進步也推動人類科技的進步。
如今，相關技術成果已在中交天和機械設備制造有限公司、中交第一航務工程局有限公司、中交（天津）軌道交通投資建設有限公司等10余家企業獲得應用，在地鐵、鐵路、公路、市政管網、過江隧道、水電等國家重大重點工程領域的應用中實現安全可靠、快速精準的施工，促進盾構機全鏈條產業的升級，提高隧道施工的質量和效率，也使我國的盾構機自動拼裝技術處于世界前沿。
轉載自天津日報 原報記者 胡萌偉
