智能RGV小车在狭小长距离隧道空间的大口径管道施工在南京市江宁区新济洲供水工程中的应用

智能RGV小车在狭小长距离隧道空间的大口径管道施工在南京市江宁区新济洲供水工程中的应用

贺梁君 王峰 陶震西

中国建筑第八工程局有限公司

智能RGV小车（RGV，‌即Rail Guided Vehicle），‌是一种基于轨道导引的自动化导航小车。‌这种小车的设计特点使其特别适合于高密度存储模式的仓库环境。‌通过设计车辆通道为任意长度，‌RGV小车能够显著提高整个仓库的存储能力。‌与需要人工操作的叉车相比，‌RGV小车的操作无需叉车驶入道路，‌因此具有更高的安全性。‌此外，‌RGV小车的运行轨迹固定，‌沿着固定的轨道运行，‌可以在生产线上进行物料搬运、‌装配等操作，‌这使其非常适合于需要准确位置控制和重复性任务的环境。‌由于其固定的轨道系统，‌RGV小车能够确保高精度和高稳定性，‌非常适用于需要精确控制和重复性高的作业环境。目前智能RGV小车在狭小长距离隧道空间的大口径管道施工中的应用不多见。通过在南京市江宁区新济洲供水工程的应用，认为此技术可以借鉴，并根据具体项目特征，制定针对性的方案后，可广泛推广。

南京市江宁区新济洲供水工程隧道长约2公里，隧道内管道布局紧凑，隧道内径约5米，布置了三根D1422螺旋焊接钢管，呈品字形上下布置。下层管道距离管壁28公分，中间通道净距1.6米，高位管道距离隧道顶40公分，布局紧凑，稍有误差，首先不能保证管道的焊接空间，其次，不能保证中间通道轨道小车的顺利通行，同时顶部其他管道安装的空间不足。且隧道理论允许的施工偏差在15公分，导致施工测量控制精度要求极高。如果有2公分以上误差，则管道距离管壁空间小于28公分，则不利于焊工空间（最小要求25公分），轨道小车在中间通道行走会撞立柱（车宽1.45米）。在狭小尺寸的工况下，无法采用常规的吊车施工（无起吊空间），无法采用常规的行车吊施工（管道上部净空不足），无法采用常规的叉车施工（叉车无法转弯），甚至连最土最非人工的办法，门字架加手拉葫芦的形式，均不可能实现（管道上部为弧形，门字架无法放置）。针对此情况，我们研究了很多种施工工艺，如滚轮加卷扬机运输方式，如气囊加卷扬机运输方式等。仅能解决运输，无法解决管道后续的就位、提升加对口。常规的施工工艺，仅限于特定工况，如卷扬机作为管道运输动力，本项目隧道长度长，可用于放置卷盘的空间不够，且管道施工完毕，卷盘无法撤出，且卷扬机的支座需受力到隧道的管片上，均无法满足。卷扬机拖拽，势必造成支架偏位，以及管道油漆损坏（管道在隧道密闭空间，考虑进隧道前，提前做好油漆防腐）。气囊运输的方式，对于管道，无法就位于管道预定的空间。如使用滚轮，因管道重，滚轮选用型号较大，密度较高，导致成本高。结合本工程实际，如果能应用上述譬如汽车吊，行车，门字架等，则需加大隧道内径，盾构尺寸需加大1-2米，这对于增加的造价金额，数量级别在亿元计。最终考虑智能RGV小车，根据项目特点，及需解决管道的运输，侧移，提升，组队及其他物料运输（如支架，阀门，伸缩节，及其他工具）等问题，需解决管道在运输过程中，安全稳定等问题，如其他运输方式，需解决尾气排放问题，于是设计开发了适合本项目的智能RGV小车。

智能RGV（‌Rail Guided Vehicle）小车‌在狭小长距离隧道空间的大口径管道施工中的应用可能涉及多个方面，‌但具体的应用情况可能会根据隧道施工的特定需求和条件而有所不同。‌以下是一些根据本项目实施碰见的具体应用场景和优势： 

一、物料运输：‌

RGV小车可以在隧道内铺设的轨道上运行，‌用于运输施工所需的物料，‌如管道、‌支架、‌工具等。‌这可以显著提高物料运输的效率和安全性，‌减少人工搬运的劳动强度。本项目管道D1422，一根长度12米，大约重6吨，长度长会影响管道前进的视线，重量重一旦有问题，管道会在原地躺平，造成不可逆的隐患。且运输通道会随着支架的施工变得狭窄，常规轮胎式运输工具无法做到完全避开走直线，而不碰撞立柱，采用轨道小车形式，避免了碰撞发生。本项目支架用量大，支架跟钢管需不间断运输，采用轨道小车，大大提高了工作效率，且隧道长度长，不断的进出隧道，大大减轻人工的劳动强度。本项目所用的阀门、伸缩节等口径大，重量都在1~2吨重，以及施工过程中，其他施工设备的中转运输，大大提高了效率，减轻人工负担。‌

二、自动化作业：‌

RGV小车可以与自动化控制系统相结合，‌实现物料的自动搬运和定位。‌在隧道大管道施工中，‌这有助于减少人为错误，‌提高施工精度和效率。本项目的施工难点在于，三根管道呈品字形布置，在节省投资的情况，采用中间一组钢轨，轨道车仅能在隧道中间通行。如何方便后续管道的对口，是小车自动化作业实施的要点。针对品字形特点，低位两根管道需要从隧道中间侧移到两边，研发了可侧移的小车，将运输车作为母车，母车的中间固定一辆侧移小车，小车上配置电动千斤顶，可以将管道顶升后，抬升至母车高度以上，将管道从母车上方通过侧移钢轨将管道侧移至两侧钢管支架上，放下千斤顶，将管道支撑于支架上方后，侧移子车再退回至母车，完成低位管道的就位。同时，考虑一台可升降的子车，用于品字形高位管道的提升，将高位管道提升至支架上方后，再安装支架，安装完毕，将顶升设备放下，将管道支撑于支架上方后，升降子车再放低至母车后，随母车回去，再接着下一根管道的转运。同时两个子车可以通过行走及升降的功能，帮助后续管道对口过程的管道姿态调整。‌

 三、适应复杂环境：‌

隧道施工环境通常较为复杂，‌存在空间狭小、‌光线不足等问题。‌RGV小车由于其结构紧凑、‌运行稳定的特点，‌可以较好地适应这些复杂环境，‌确保施工顺利进行。本项目采用充电锂电池，通过逆变器，将直流电转交流电，确保了动力，同时有别于常规柴油汽油车，尾气排放对于隧道内空气的污染。隧道内光线及视线，会随着管道及支架施工存在盲点，采用RGV小车，则可放心的通行。同时小车采用遥控器操作，确保操控人员的安全。‌

四、集成其他系统：‌

RGV小车可以与其他物流系统（‌如输送机、‌升降机等）‌实现自动连接，‌形成完整的物料运输和配送网络。‌在隧道大管道施工中，‌有助于实现物料的快速周转和高效利用。有条件的，配置摄像头及即时通讯，在监控室就能远程智能操控。同时，本项目RGV小车采用了自动二维码识别，自动停车功能，确保小车自动停车误差在1毫米之内。‌

 五、解决供电问题：‌

在隧道没有电源的工况下，‌可以使用可充电电池供电RGV轨道小车。‌这种小车通常被用于隧道施工等不方便提供电源的场合，‌确保RGV小车能够正常运行。本项目电池采用一用一备，单个电池，能进出隧道次数满足一天工作的需求。同时在井口设置充电装置，采用时控开关自动断电，及电池自我保护，满电后自动断充。既延长电池寿命，又确保安全，避免过充后电池爆炸及不必要的火灾等情况发生。‌

六、提高安全性：‌

RGV小车在运行时，人员通过遥控控制，‌可以显著降低施工现场的人员安全风险。‌同时，‌由于其运行速度快且稳定，‌还可以减少因人为因素导致的施工事故。同时，我们增配了小车运行过程中的雷达监测功能，如果前方可能发生碰撞区域有人员或者障碍物会导致安全隐患发生的，小车则在一定距离处，自动强制停车，大大的加强了小车的安全性能。同时，对于母车跟子车的固定，通过插销固定，设置如果插销如果未完全插入，则小车不予行走。大大加强了安全性。系统针对电池过欠压均设置了蜂鸣提醒。小车在运行过程中，有声光警示报警作为提醒。‌

需要注意的是，‌虽然RGV小车在隧道大管道施工中具有诸多优势，‌但其具体应用还需要根据施工现场的实际情况进行定制和优化。‌此外，‌在使用RGV小车时，‌还需要严格遵守相关的安全操作规程和维护保养要求，‌以确保其正常运行和延长使用寿命。‌