高速铁路简支箱梁钢筋智能生产技术

高速铁路简支箱梁钢筋智能生产技术

黄 涛

中铁三局集团有限公司 山西省太原市 030001

摘 要：研究目的：随着国家经济的发展，科技的进步，我国高速铁路已覆盖了95%以上100万人口城市。截至2021年底，我国高速铁路运营里程突破4万公里，稳居世界第一，形成了“四纵四横”高速铁路骨干网。在高铁的组成结构中预制箱梁为重要部分，为切实践行新时代“交通强国，铁路先行”使命，以四化（机械化、专业化、工厂化、信息化）支撑为手段，追随时代科技的脚步，智慧梁场理念应运而生。依托渝昆高铁站前五标项目部进行梁场钢筋加工车间钢筋智能生产技术研究。

研究结论：通过理论及实践研究，得出以下结论：简支箱梁钢筋智能化生产线能有效节省人工，减少工人劳动强度，提高钢筋加工质量，更加绿色环保，节约项目投资成本。本研究结果可应用于高速铁路预制简支箱梁钢筋加工生产。

关键词：高速铁路预制简支箱梁；钢筋智能生产线；AGV小车；智能电动叉车

0前言

从三驾马车到神州巨龙，从鸿雁传书到万物互联。小说里充满科幻色彩的前沿智能技术，如今已走出试验室，走进日新月异的城市建设。从人拉肩扛到大型机械“无人化”操作、流程化生产，伴随着中国铁路建设技术、质量的提升，机械设备的更新换代，中铁三局与时携行，将基于BIM技术与智能化技术的铁路标准箱梁设计与制造作为发展的必然趋势，高速铁路简支箱梁钢筋智能生产技术研究迫在眉睫。

本文主要通过简支箱梁钢筋智能化生产线来进行钢筋智能制造研究。

1工程背景

中铁三局集团渝昆高铁川渝段站前五标宜宾东制梁场位于四川省宜宾市南溪区沙坪街道黄金村，主要分箱梁制梁区、存梁区、钢筋加工及绑扎区等,主要承担511孔高速铁路预制简支箱梁预制，钢筋加工车间为简支箱梁钢筋加工场所。

2钢筋智能化生产线构造组成

高速铁路简支箱梁钢筋智能生产线由智能弯曲中心、智能弯箍中心、智能调直切断中心、智能仓储物流系统组成。通过三个中心一个系统实现箱梁钢筋上料、剪切、制作、运输等工作的流水线施工。

2.1智能弯曲中心

针对预制简支箱梁Φ16mm、Φ18mm、Φ22mm各类型号的钢筋，传统加工是采用人工控制的小型切断机按照设计尺寸进行棒材钢筋的剪切下料，随后通过人工抬运至小型弯曲机上进行弯曲作业，加工好的半成品钢筋由作业人员抬至方木上进行堆码，劳动强度大，效率低且安全性较差。采用智能弯曲中心，将棒材钢筋放置在弯曲中心上料架上，通过振动将棒材钢筋振散滚入进料槽内，输送钢筋向前移动至剪切位置，按照提前在电脑内设置好的不同型号钢筋下料尺寸进行剪切下料，随后输送至弯曲平台进行对应型号钢筋弯曲制作，制作完成后通过翻转手臂将半成品钢筋放置在存料架上，待存料架存放半成品钢筋达到预设数量后由AGV运输小车将钢筋运走，下一台AGV运输小车将下一个存料架放置在工作位置继续作业。整改过程除原材钢筋需要人工将其放置在上料架上，其余工作过程无需人工，有效的减轻了劳动强度，提高了工作效率，同时避免了现场的安全隐患。

图1 智能弯曲中心

2.2智能弯箍中心

针对预制简支箱梁Φ12mm各类型号的钢筋，传统加工是采用人工控制的小型调直机将盘螺钢筋调直，然后使用小型切断机按照设计尺寸进行调直后的钢筋剪切下料，随后通过人工抬运至小型弯曲机上进行弯曲作业，加工好的半成品钢筋由作业人员抬至方木上进行堆码，劳动强度大，效率低且安全性较差。采用智能弯箍中心，将解开的盘螺钢筋放置在放料架上，然后将钢筋一端放入弯箍中心滚轮卡槽内，启动开关，滚轮卡槽旋转输送原材钢筋，按照提前在电脑内设置好的不同型号钢筋下料尺寸进行半成品钢筋制作，制作完成后将钢筋切断，长度1m以上型号半成品钢筋通过翻转手臂将其放置在存料架上，长度1m以内型号半成品钢筋通过机械手臂抓取将其放置在小型存料架上。待存料架存放半成品钢筋达到预设数量后由AGV运输小车或智能电动叉车将钢筋运走，下一台AGV运输小车或智能电动叉车将下一个存料架放置在工作位置继续作业。整个过程除原材钢筋需要人工将其放置在弯箍中心滚轮卡槽内，其余工作过程无需人工，有效的减轻了劳动强度，提高了工作效率，同时避免了现场的安全隐患。

图2 智能弯箍中心

2.3智能调直切断中心

预制简支箱梁的纵向分布筋通常采用调直切断机进行制作，制作时将解开的盘螺钢筋放置在放料架上，然后将钢筋一端放入调直切断机内，开启设备后钢筋进入临时存料槽内，当达到设定长度后会自行切断钢筋，并开始下一根钢筋制作，这时作业人员将制作好的分部筋从临时存料槽内取出放置在地面存料架上。这样的作业方式需要作业人员一直盯守，且在取料时存在安全隐患。智能调直切断中心有效的解决了这些问题，当第一根分布筋下料完成在切断时，智能调直切断中心能自动将其拨入地面存料架上，待存料架存放分部筋达到预设数量后会自动翻转将钢筋放入AGV小车牵引的平板车内，随后将钢筋运送至现场。

图3 智能调直切断中心

2.4智能仓储物流系统

智能仓储物流系统由AGV小车和智能电动叉车组成，当存料架存放半成品钢筋达到预设数量后，对于长度大于1m的半成品钢筋，AGV小车的顶撑支架会升起将存料架托起，根据设定好的行驶路线将半成品钢筋运送至半成品钢筋存放区，需要使用时再将其从半成品钢筋存放区运送至钢筋绑扎区域，当遇见阻碍时，小车会自动停车，待阻碍消失后继续行驶，半成品钢筋到达钢筋绑扎区域后，作业人员将半成品钢筋卸下后，AGV小车将存料架运输回钢筋加工车间存料架暂存区等待下一次作业。对于长度小于1m的半成品钢筋，采用智能电动叉车进行运输，工作原理与AGV小车一样。通过AGV小车与智能电动叉车的联动工作，有条不紊地将预制简支箱梁半成品钢筋从钢筋车间运送至钢筋绑扎区域。与传统的人工搬运或者叉车倒运更加的节省劳动力，并且更加的安全。

图4 AGV小车

3简支箱梁钢筋智能生产线关键控制技术

简支箱梁钢筋智能生产线关键控制技术主要包括钢筋自动加工中心和智能仓储物流系统两大部分。钢筋自动加工中心主要包括原料自动上料、钢筋自动定尺剪切、钢筋自动输送、钢筋自动折弯、钢筋半成品自动堆码。智能仓储物流系统主要包括原料储存、半成品储存、半成品自动周转运输。

4智能化生产特点

与传统施工对比，在保证120t/天的工效指标情况下，传统施工需要16名作业人员进行施工作业，智能化生产施工紧需3人进行设备监控管理。传统施工钢筋加工质量受人为操作影响较大，智能化生产施工完全按照设计图纸施工，下料尺寸精准，且因无需人工操作设备，安全事故发生概率极低。钢筋运输采用采用纯电力AGV小车及叉车，在绿色环保的同时有效减少了作业人员劳工强度。

表1 智能化生产与传统施工对比表

5 结论

通过理论及实践研究，得出以下结论：简支箱梁钢筋智能化生产线能有效节省人工，减少工人劳动强度，提高钢筋加工质量，更加绿色环保，节约项目投资成本。本研究结果可应用于高速铁路预制简支箱梁钢筋加工生产。

参考文献

[1] 韩晓强 刘文荐 江忠贵 王万齐. 铁路智能化预制梁场实践[J]. 中国铁路.2021,(09)

[2] 朱俊 武杨斌 侯宇飞 王有云. 基于BIM技术的铁路智能梁场钢筋加工技术应用[J]. 铁路技术创新.2020,(01)

[3] 胡帅. 关于高速铁路预制箱梁施工技术探究[J].建设科技.2017,(09)

[4] 邓亚军. 高速铁路简支箱梁梁场预制施工分析[J].工程建设与设计.2018,(13)