文章编号：1009 - 4539 (2021) 01 -0039 - 03重大专题
高铁1 000 t/40 m梁昆仑号架桥机
信息化系统设计
安志刚朱晓伟雷大臣
(中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600)
摘要：架桥机是高速铁路桥梁施工的必备设备，随着我国高速铁路40 m简支箱梁的使用，我国首台千吨级运架一体机“昆仑号架桥机”也在福厦铁路正式投入使用。为保障昆仑号架桥机的安全作业、科学管理、设备维护服务等需求，研发了昆仑号架桥机的信息化管理系统，并通过实际工程对系统进行了测试，验证了系统的实用性和稳定性。
关键词：昆仑号架桥机运架一体机高铁40m梁信息化系统
中图分类号：U445.36; TP274 文献标识码：A D O I：10. 3969/j. issn. 1009-4539. 2021.01.009
Design on Information System of 1000 t/40 m Beam Kunlun Bridge Erecting
Machine for High-speed Railway
AN Z higang, ZH U X iao w ei, LEI D achen
(China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co. Ltd., Beijing 102600, China)
A b s tr a c t：Bridge erecting m achine is essential eq u ipm ent for h igh-speed railw ay bridge construction. W ith the u se of 40m
sim ply su pported box g irder for high-sp eed railw ays in C h in a, our country* s first 1,000-ton transport an d erection integrated m achine is also officially put into use on F uzhou-X iam en Railw ay. To en su re the req u irem en ts of safe o p eratio n, scientific m an ag em en t, equipm ent m aintenance se rv ic e s, e tc., the inform ation m anagem ent system for K unlun bridge erecting m ach in e is d ev elo p ed, and its practicability and stability are verified through th e actu al engineering test.
K ey w o r d s：K unlun bridge erecting m a c h in e；com bined m achine for transporting an d e re c tin g；h igh-speed railw ay 40m
b e a m；inform ation system
1引言
随着我国高速铁路40 m简支箱梁的使用，我国 首台子吨级运架一体机“昆仑号架桥机”也在福厦 铁路投入使用。信息化技术的应用，可以显著提高 大型起重机械设备在运营过程中的科学管理水平，在节省成本的同时，通过对设备的长期信息化管理，可以有效保障设备的运营安全。在国外，曰本 安川公司运用了无线网络通讯技术开发出了起重 设备安全监控管理系统，系统关联了设备作业与企 业的安全管理，提升了企业对起重机生产作业的自动化和科学管理水平；日本住友公司为运用了高速 路由交换技术，也开发了起重设备安全监控管理系 统，实现对其分布于世界各地的起重设备的在线状态 监测；德国LIEBHERR起重机械制造公司、法国P0- TA1N公司、意大利SIMMA公司等外国企业，以及国 内的北京驿唐科技公司、湖北宜昌微特电子、郑州恺 德尔等企业，先后通过先进传感器、通信技术的应用 以及历史数据库等系统功能的完善，不断优化了起重 设备的信息化安全管理系统M_3]。本文在既有研究 的基础之上，研究设计昆仑号架桥机信息化系统，通 过对运架施工信息、架桥机安全监控信息的管理，填
收稿日期：2020-12-21
基金项目：北京市科技计划课题（Z1811_3918003)；中国铁建股份有限公司2018年度科技重大专项（18-A04)
作者简介：安志刚（丨987—），男，河北邢台人，工程师，主要从事桥梁工程结构检测、信息化技术研究；E-mail: anZ*************
数据网关
數据存储国铁集团工程项目 管理平台接口中国移动手机积分兑换商城
静态信息服务 静态信息服务静态信息服务
静态信息服务
教据处理中心
静态数据 流媒体教据 传感數据图1系统框架
_ ♦
I
P C 端监控 X
端远程管理员A P P
* 信哥
集仪
现场人员A P P
4G /5G 无线路由器|
服务器
珍惜时间的故事
主/次驾驶室
信息的同时，还可以通过设备监测的历史数据统i  I  - 分析，预测设备的历史寿命。
北斗定位
图2系统拓扑图
3.2功能模块设计
综合考虑根据各级用户信息管理需求以及运架 设备本身运架过程关键工况安全操作需求，本套信息
化管理系统设计的核心功能包含五个管理功能模 块|9_1°]，涵盖了工程管理 中“人、机、料、法、环”五个 要素的全部内容及辅助信 息。设计目的首先要满足 国铁集团工管中心及各级 建设单位的工程管理要 求，同时服务于现场的作 业操作管理以及设备厂家 长期的设备维护服务。系
统核心功能体系见图3
图3
信息化管理系统 核心功能体系示意
补了高速铁路简支箱梁运架过程中信息化技术应用 的空白，实时掌握简支箱梁运架施工及运架设备的施 工状态，达到高速铁路简支箱梁运架的精细化管理的 同时，实现运架设备状态的全寿命周期管理。
2系统功能需求分析
高速铁路40 m 简支箱梁昆仑号架桥机信息化
系统，包含了对运架施工信息以及架桥机设备本身 安全监控信息的管理。在运架施工信息管理方面， 其涉及到各级建设单位及施工单位。各级建设单 位其重点关注信息主要包括施工过程规范管理及 施
工质量安全信息。具体到本项目中，应包括以下 内容：工程基本信息、人员管理、设备管理、工程进 度、运架过程安全质量等信息；施工单位重点关注 设备管理使用的规范性、架桥进度信息、架桥的质 量信息、安全预警信息等，同时要配合提供工管中 心及建设单位所需要的信息；设备本身安全监控信 息的管理主要涉及现场操作人员，以及设备厂家。 现场操作层重点关注设备运架过程中的安全状态, 需要通过车载终端查看设备状态和设备视频监控， 辅助设备操作人员进行安全操作；设备厂家面向所 有其设计的运架设备，关注长期的安全状态，提供 维护信息，实现远程故障诊断，对设备进行全寿命 周期监控。
3系统总体方案设计
3.1系统总体设计思路
系统对运架梁设备及运架过程的各类信息进 行统筹汇总管理，使用各类先进的传感器，并采 用无线网络通讯技术，监测设备关键数据的实时变 化以达到安全监控的目的，当数据出现异常时需要 及时预警并通知相关人员采取措施。
系统总体框架及拓扑图[7<；如图1 ~图2所 示，其工作原理是通过工程信息的管理建立设备信 息管理的总体管理关系框架，针对每台设备利用机 载工控机将各类传感器数据进行采集处理后，通过 无线4G 信号发送至远程数据服务器，并存储至数 据库中，各级用户可以通过网络访问数据服务器进 行现
场实时数据与历史数据查看。设备用户可以 随时随地了解现场的工作信息，厂家也可以方便地 掌握设备的实时状态和历史状态，能及时得到故障重大专题安志刚，等：高铁1 000 t /40 m 梁昆仑号架桥机信息化系统设计
i £
行数*
〇应用层服
务层
预警管理
统计中心
实时监控
设备信息
工
程信息
系统网络安全传输体系
0000 0
传
感器
其他传感器
风速传感器 倾角传感器 起重限制器
安志刚，等：高铁1 〇〇〇t/40m梁昆仑号架桥机信息化系统设计重大专题
3.2.1工程信息管理功能
工程信息管理功能["]中包含了线路标段、梁场 信息、梁片信息、工程进度、施工人员工程信息。由工程技术人员在架梁工程开始前及过程中录人工 程基本信息，所录入信息可由相关权限的人阅览、编辑、删除。其中线路标段信息除了对线路标段具 体信息进行管理外，主要对铁路建设各级单位层级 关系划分进行管理；梁场信息主要对架梁相关的梁 场位置进行管理；梁片信息包含了架梁工程所有梁 片的编号、桥墩编号、桥墩里程、垫石坐标等信息；工程进度功能中，施工技术人员可以根据施工具体 进度进行工程进度更新；施工人员功能对架梁施工 所有人员信息统计编辑，信息包含了人员身份信息、、证书情况等。
3.2.2设备信息管理功能
设备信息管理功能包括设备基本信息管理、设 备巡检、全生命周期管理等方面。设备基本信息管 理对架桥机设备和架桥机的所有主要配件信息在 架梁工程开始前录人系统，并具备后期编辑更新的 功能；设备巡检功能是根据架桥机的使用和维养手 册，生成设备运行参数自检以及维修保养计划，后 台程序对传感设备回传的参数和设备维护记录分 析，当未按计划检查保养、运行参数异常时自动预 警通知相关人员；全生命周期管理功能中对架桥机 从购置、安装调试、投人使用，全生命周期的信息进 行记录，并根据维修记录、运行时间、架梁次数、安 装拆卸转场次数、出厂年限等参数综合判定设备使 用寿命及维保时间。
3.2.3实时监控
通电之后，架桥机的各类监测传感器启动，开 启吊点力、支腿力、走行计程、水平垂直度、视频监 控、位置信息、梁体受力、环境参数等监测，同时记 录各设备通过的架梁孔数、运架进度，监测数据实 时发送至后台并存储进数据库，A PP和P C端可根 据不同数据类型显示不同数据图表样式。新年朋友圈文案
3.2.4统计中心
统计中心功能包括历史数据查询以及历史数 据统计分析功能。历史数据查询功能可以实现对 指定设备任意时间段历史运行数据的查看以及下 载功能；历史数据统计分析功能以时间或者每一孔架梁工况为参考轴，对设备的历史运行参数变化进 行统计分析，统计分析结果可以为设备长期运行状 态评估提供依据。
3.2.5预警管理
在设备实时监控以及统计中心历史数据统计 分析功能中，对每个监控参数进行预警阈值设置, 当监控数据超出预警阈值时进行预警，并通过邮件 或者短信形式通知相关人员。
4系统测试
本系统在昆仑号架桥机上进行了试用测试，图4为吊点力起重限制器，图5为数据串口服务器及 4G路由器，通过现场测试系统各个设备工作正常。
图4吊点力起重图5数据串口服务器及限制器照片4G路由器照片
图6为架梁过程中架桥机的实时监控界面n2]，反映了架桥机架梁作业过程中的吊点力及架桥机 倾斜度等关键参数的实时情况。
图6信息化系统实时监控界面
图7给出了架梁作业后，架梁作业吊点力的历 史数据查询情况，图中展现了在一孔梁架设全过程 中，其中一个吊点力的变化情况。
通过现场测试，验证了系统设计的实用性和有 效性。
(下转第58页）护肤品牌推荐
科技研究郑俊：基于应力释放法的隧道施工初期支护时机探讨
(6)建议在类似隧道施工中应加强监控量测， 并结合监测数据和数值模拟结果综合确定隧道施 工过程初期支护时机。
参考文献
[1] 许垒，吴建新，矫恒信，等.基于收敛约束原理的复
杂地质隧道监控量测综合分析[•!].铁道建筑技术，
2018( 12) ： 24 -28.
[2] 何满潮，景海河，孙晓明.软岩工程地质力学研究进
展[J ].工程地质学报，2000, 8(1): 46-62.
[3] 孙钧，朱合华.软弱围岩隧洞施工性态的力学模拟与
分析[J ].岩土力学，1994, 15(4): 20-33.
[4] 杨灵，韩立军，蔚立元•基于虚拟支撑力的隧道合理
支护时机探讨分析[]].现代隧道技术，2012, 49
(1) : 66 -71.
[5]
朱泽奇，盛谦，刘继国，等.坚硬围岩初期支护合理 时机研究[J ].地下空间与工程学报，2010, 6(6):
1240 -1245.
(上接第41页）图7信息化系统历史数据查询界面
5结束语
(1)
对高速铁路40 m 简支箱梁昆仑号架桥机 信息化系统功能需求进行了分析，提出了满足各级 建设单位的工程管理要求，同时服务于现场的作业 操作管理以及设备厂家长期的设备维护服务的信
息化系统功能要求。
(2) 确定了信息化系统设计方案，并对信息化
系统软件进行搭建。(3) 实现了信息化系统，并进行了现场试用测 试，验证了系统的实用性、有效性
中国电子口岸卡和稳定性。胸肌怎么练
参考文献
[1]梁霖浩.架桥机主梁安全监测系统研究[■!].机电工程
[6] 苏凯，崔金鹏，张智敏.隧洞施工开挖过程初次支护
时机选择方法[J ].中南大学学报（自然科学版）， 2015, 46(8) ： 3075 -3082.
[7] 杨建平，陈卫忠，郭小红.小净距公路隧道支护时机
对围岩稳定性影响研究[J ].岩土力学，2008, 29(2) ： 483 -490.
[8] 孟陆波，潘皇宋，李天斌，等.鹧鸪山隧道二次衬砌
开裂机理及支护时机探讨[■!].现代隧道技术，2017, 54(2) ： 129 - 136.
[9] 苏永华，付雄，肖旺.围岩收敛曲线形态对地下结构
稳定系数影响分析[■!].湖南大学学报（自然科学 版），2015, 42(7): 87 -92.
[10] 张妍捃，苏凯，周利，等.基于收敛-约束法的隧洞
纵向变形演化规律研究与支护时机估算[J ].岩土力 学，2017, 38(S 1): 471 -477.[11]
周辉，郑俊，张传庆，等.非圆形隧洞收敛-约束特 征曲线的数值求解方法[J ]
.
湖南大学学报（自然科
学版），2019 , 46(5): 103 -114.
技术，2019(11) :109 - 111.
[2] 李福森.架桥机安全监控管理系统的试验验证[J ].起
重运输机械,2013(8): 107 -109.
[3] 赵晓辉.架桥机安全监测管理系统的研究[D ].石家
庄：石家庄铁道大学,2013:7-21.[4]
容毅，李晓刚.大吨位箱梁运架设备安全施工远程 监控系统[J ].工程机械，2011(10) :1 -5.
[5] 李春雨，赵晓辉，杨绍普，等.基于GPRS 的架桥机远程
状态监测系统设计[J ].国防交通工程与技术,2012 ⑴：12-14.
[6] 张冬，李彦明，刘成良，等.基于ZigBee 的塔式起重机防
碰撞系统研究[J ].起重运输机械,2016(7) :47 - 49.[7] 李健.铁路救援起重机新一代可视化全自动安全监控
系统研究[D ].成都：西南交通大学,2006:1 -35.[8] 钱尚溢，容毅，叶海路，等.小吨位架桥机安全监控管 理系统设计[J ].工程机械，2013(8):36-43.
[9] 卞永明，孙舒婷，陈玮湛，等.基于CAN 总线的架桥机安
全监控系统设计[•!].机电一体化,2〇丨4( 12) :65 -69.
[10] 乔钢柱.基于无线传感器网络的煤矿安全综合监控系
统设计与关键技术研究[D ].兰州：兰州理工大学，
2012:19 -53.[11] 肖薄，羊权荣，何跃川，等.盾构机远程监控系统在G IS  + BIM 平台中的集成开发及应用[J ].铁道建筑技术， 2019(8) ：1 -6.
[12] 张建奇，李墨翰，郑伟，等.基于WPF 的工厂物流管理系
统界面设计[J ].自动化技术与应用，2011(12) :17 -21.