智能技术让高铁站房“绿意盎然”

2023-04-13 来源：《科技日报》

本文摘要：　　只需45秒，屋面420扇玻璃天窗就能一键开启，并随着光照、风力、降雨及室内外温差自动选择开闭角度。　　近日，新建厦门北站公交枢纽站...

　　只需45秒，屋面420扇玻璃天窗就能一键开启，并随着光照、风力、降雨及室内外温差自动选择开闭角度。

　　近日，新建厦门北站公交枢纽站完成主体结构封顶，其建筑面积约1400平方米的天窗也施工调试成功，标志着国内站房面积最大的侧悬式模块化滑移启闭感应智能天窗建成。根据厦门地区以往的天气计算，运用这项智能天窗技术，预计每年可减少约40天的通风系统运转，相当于每年减少14.13吨二氧化碳排放。

　　“为响应国家‘碳达峰’‘碳中和’的战略目标，在新建厦门高铁站房项目中，我们探索了多项感应式智能天窗、太阳能(000591)光纤照明等绿色新技术应用，让高铁站房建设不断变‘绿’”。中铁建设集团有限公司新建厦门北站项目负责人耿彬说。

　　绿色设计降低站房能耗

　　新建厦门北站位于既有厦门北站北侧，是国内首条跨海高铁福厦铁路全线技术难度最大的站房，也是福建省内规模最大的换乘中心，建筑面积25万平方米。

　　新建厦门北站采用了多项绿色设计降低能耗。

　　正上方屋面采用感应式智能天窗设计。整个天窗呈“人”字形，高差2.6米，由420个单重180公斤的工厂预制化模块构成。分布在天窗四周的风雨感应器，可根据每天实时监测的光照强度、风力大小、降雨及室内外温差等数据，自动开合天窗及窗帘，为旅客营造舒适换乘环境，同时实现节能降耗。

　　这块智能天窗十分“聪明”。“不仅能实现传统的联动，还可以自定义调整天窗的开合角度、开合时间及窗帘的覆盖面积。”中铁建设集团有限公司天窗施工负责人潘峰潭说。

　　得益于预制化技术，施工现场仅用15天就完成了安装，极大地提高了施工效率。

　　新建厦门北站屋面设计安装的是智能光纤照明系统，面积达7000平方米，居全国之首。

　　“智能光纤系统宛如向日葵。”耿彬说。原来，整个智能光纤系统的光纤长度超过10万米，并可以通过采光机每天自动精准追踪太阳方位。耿彬介绍说，该系统一次光能利用率最高可达80%，较国外同类型产品提升120%，全年可节约用电约40000千瓦时。

　　安全监管装上“智慧大脑”

　　新建厦门北站中轴线正下方，是运营中的厦门地铁1号线。站房基础底部距地铁隧道仅3米，重合长度达250米。地铁1号线每天往返运营达300余次，一旦施工有误，将对地铁运营造成极大的安全隐患。

　　面对地铁保护、复杂钢构等安全施工难题，建设团队遵循“守底线、补缺陷、除隐患、防风险”的安全专项整治行动目标，全面应用智慧监测手段，确保工程建设安全可控。

　　“我们在地铁隧道内布置了83个监测点位，实时监测地铁结构位移、沉降等各项参数，保证施工安全。”耿彬说，通过自动地铁监测，团队把看不见的地下情况以数字化的方式直观呈现到地面终端系统，科学指导安全施工。

　　智慧监测手段无处不在。

　　新建厦门北站站房钢屋盖南北跨度约267米，东西跨度约143米，由22705根杆件拼接而成，拼接截面约54222个，屋盖最高点与最低点相差24米，总重量7423吨。

　　“金属杆件看似坚不可摧，但在施工过程中由于受力、温度等条件的变化，杆件内部会自发产生应力形变，凭肉眼难以分辨，存在安全隐患。”耿彬说。

　　为保证工程复杂钢构时时处于健康状态，项目团队研发了钢结构健康监测系统，对钢结构在安装过程、整体提升和卸载后的受力状态进行全面“体检”。

　　“安装在钢构件上的136个阵列传感器，可实现每秒30次高频采集，实时感知钢结构施工全过程的应力、挠度、位移和温度变化等状态，并将数据传至电脑、手机等系统终端。”耿彬说，钢结构健康监测系统提供的预警功能，让施工管理人员一目了然。

　　此外，施工现场还安装了AI全景机器人转动“鹰眼”，对施工现场进行360度巡检，小到不扣安全帽戴等不安全行为都能一一捕捉，全方位确保了安全监管无漏洞。

　　智能设备助力高效施工

　　工期紧张，如何构建高效建造体系？“我们通过引进各类智能化生产设备、建立智慧管理平台等多种措施，持续提升施工效率。”耿彬说。

　　在基础和主体施工阶段，项目部搭建了数控钢筋加工中心。通过引进数控调直弯箍一体机、自动码垛机器人、数控钢筋笼滚焊机、智能锯切套丝机等15种智能钢筋加工设备，每天可加工钢筋300余吨。“只需在系统上输入所需钢筋的参数，便能一键下发指令到对应的智能设备，做到按需定制。”耿彬说，通过智能化、产业化生产，在大幅减少人工投入的同时，日均产能提高30%，钢筋用量也节省了9%。

　　混凝土浇筑凝固前的刮平工序，俗称“收面”。项目部摒弃了传统的人工收面，改用自动收面机器人，通过遥控和提前进行AI设定，机器人自动找平收面，从过去的10毫米优化到4毫米内，施工效率提升了2倍。

　　在钢结构施工中，为保证结构稳定性，焊缝表面绝不能出现裂纹、焊瘤等缺陷。以往，部分超壁厚钢构件，仅焊接一条焊缝就要耗时40小时，需安排多名焊工倒班轮换不停歇工作。项目技术团队探索应用智能焊接机器人替代人工进行焊接。

　　“焊接机器人自带的摄像头与智能芯片，将焊接深度和焊接路线的调整精确至毫米级别，避免了人工焊接时手抖、注意力不集中等影响焊接质量的问题。”耿彬说，相对比人工焊接，机器人焊接时长缩短了3倍，焊接质量提升了2倍，且焊缝100%一次性通过UT超声无损探伤。

　　围绕提升现场机械施工工效的问题，项目技术团队建立了机械物联网管理平台。现场上百台大型施工机械均安装了智能监测芯片，每台机械每天的作业情况都被精准传输至该平台进行计算分析，帮助项目管理人员及时调整闲置或工作效率低下的机械。

　　“智能设备、智能平台的应用，让我们实现了工序的高效推进，最终工程主体结构提前15天封顶，钢结构提前23天合拢，金属屋面提前16天封闭。”耿彬说。

　　新建厦门北站施工建设已进入最后的百日冲刺关键时期，预计5月底将完成装饰装修工作。新建厦门北站总体规模将达到13台27线，建成运营后，年旅客发送量达5000万人次，将串连起福州、厦门“一小时生活圈”和厦漳泉“半小时交通圈”，形成一条黄金旅游带，进一步促进福建沿海城市群快速发展。

关键词：地方铁路

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