梁栓民，吴建强，刘力灵，张延峰

（1.中国铁路兰州局集团有限公司 建设部，甘肃 兰州 730000；2.甘肃信达建设工程咨询有限公司 监管部，甘肃 兰州 730000；3.中铁三局集团有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

随着我国经济的不断发展，国民经济对于铁路的依赖性越来越高，铁路的建设规模也在不断扩大，如何提高铁路建设过程中的安全与效率，一直是铁路建设管理面临的主要难题。信息化、智能化在数据采集、预警分析、辅助决策等方面具有诸多优势，通过积极采用新技术和新方法，获取整个项目建设过程信息，并对这些信息进行关联分析，可极大提高项目管理效率［1-3］。

通过新乌鞘岭隧道建设过程中的信息集成应用成果，对高寒高海拔地区的长大隧道信息化应用情况做一些探讨，并提出几点铁路信息化建设的要点。

1 工程概况

新乌鞘岭隧道全长17.1 km，位于既有兰武二线乌鞘岭特长隧道东侧、上方，呈平行之势，是新建兰张三四线铁路控制性工程。中铁三局集团有限公司管段内共设有4 座辅助坑道，其中3 座为利用既有隧道的8 号、9 号、10 号斜井，并在斜井内新修支洞进入正洞施工，利用既有斜井长度5 130 m，新修支洞长度1 548 m；新建1座横洞279 m。新乌鞘岭隧道平均海拔2 800 m，年均气温0.8 ℃，每年冬施工期长达7 个月，隧道主要穿越F7 断层破碎带、志留系下统板岩夹千枚岩、三叠系上统砂岩夹页岩及煤层、白垩系砾岩夹砂岩夹泥岩，存在高地应力软岩大变形、溜塌等多种风险。同时设计利用既有斜井进行隧道施工，既有斜井断面小，错车道布置间距大、数量少，斜井坡度大，物流组织困难，效率低下。

2 生产管理系统平台建设

为充分发挥信息化、智能化在工程建设项目管理中的优势，提升项目管理水平，通过集成应用信息化管理平台，建立了以进度、设备、安全、质量为四大模块的生产管理系统，实现了12 项管理功能［4］（见图1）。进度管理模块集成了生产进度管理平台，实现了4项功能；设备管理模块利用铁甲云盒系统进行设备专项管理，同时独立开发车辆智能管理系统，在既有斜井内完成车辆智能调度，实现了2项功能；安全管理模块集成了安全质量隐患排查治理系统及培训系统，同时独立开发了人员定位实名制系统及视频监控系统，实现了4项功能；质量管理模块通过独立开发的系统平台，实现对三维激光断面扫描数据与衬砌防脱空数据的分析与预警，实现了2项功能［5］。

图1 生产管理系统

3 实现功能

3.1 进度管理模块

（1）工程数量管理：根据系统“WBS 字典”勾选相应工程分类，按工区进行工程实体分解，根据系统模板格式导入设计工程数量，系统将自行同施工数量和清单数量进行对比分析，计算施工图量差和清单量差。同时，管理系统自动生成工程量台账并根据工程量台账匹配相应材料总控台账、材料使用计划等，用于项目日常验工管理和物资管理。

（2）计划管理：首先将施工总进度计划、年度计划、月度计划输入系统，系统会根据计划按照旬、周、日自动进行下一级计划分解，通过每日对各工点施工数据录入，系统可自行计算当前工程剩余量，根据录入计划工效，自行计算剩余施工天数。过程中，将计划工效与实际工效进行对比，便于管理人员日常进度管控。同时还可根据系统关联的工程量清单自动计算施工产值，辅助进行计划管理［6］。

（3）形象进度管理：系统根据每日进度情况，自动形成周报、月报、年报等，进度以饼图、柱状图、大屏看板等形式进行展示（见图2），结果直观、形象、可视化，利于管理人员及时纠偏。

图2 形象进度管理

（4）进度预警管理：根据施工计划完成情况，当施工进度滞后时，系统将根据进度滞后情况（T），按蓝、黄、橙、红4种等级进行预警（通常设置严重滞后T≥20%显示红色，一般滞后10%≤T≤20%显示橙色，轻微滞后0≤T≤10%显示黄色，正常T≤0显示蓝色），并可根据预警等级将预警信息推送给不同层级管理人员，提醒管理人员调整施工计划或采取其他有效措施改善进度滞后状况。

3.2 设备管理模块

（1）设备专项管理：利用铁甲云盒系统对进场设备进行专项管理。对进场机械设备均安装定位芯片及监控探头，当机械启动时定位芯片及监控探头同时启动，对工作状态下机械设备的工作内容和作业环境进行实时监控，并形成运行轨迹，记录设备工作状态参数；同时对进场设备铭牌、新旧程度、外观质量、机械参数统一录入系统，进行“一机一档”建档管理；机械油箱内设置液位传感器，随时记录油料消耗情况。通过对设备油耗情况、工作实效和故障情况进行统计，综合分析设备使用经济性（见图3、图4）。

图3 设备专项管理

图4 车载监控

（2）车辆智能管理：为解决既有斜井断面狭小造成的物流组织困难问题，通过车载智能终端设备、远距离无线电（Lora） 通信网络、隧道内定位网络、GPS 网络与软件云平台建立车辆信息数据库，通过后台计算分析车辆终端、错车道等相对位置信息关系后，发送指令至车辆终端，提醒洞内行驶车辆及时就近避让，实现洞内车辆精确定位、智能调度、交通管控（见图5）。

图5 车辆智能管理

3.3 安全管理模块

（1）人员定位实名制管理：人员定位系统集计算机信息安全技术、通道闸门自动化控制技术、网络通信技术、数字信号模拟技术、人脸识别技术、人脸拍照采集、视频传输技术等于一体，以终端管理平台为载体，前端设备接入通道闸，人脸识别、定位基站、无线网桥、联动设备（包括摄像机、视频监控、显示屏等），后端通过统一数据库进行数据存储管理。

①门禁系统由人脸识别人行翼闸和人脸识别行车道闸构成。作业人员通过翼闸和道闸通道人脸识别进入，管理人员通过该系统能够精准掌握现场出勤情况，非本项目人员、设备不能进入施工现场。

②定位系统由管理工作站（终端设备）、信息基站、人员（设备）标签、网桥组成，被允许进入隧道施工现场的施工人员及设备上携带有定位标签，定位标签将定位信息发送给预先安装在隧道壁上的定位基站，定位基站接收到定位标签传来的数据信息后通过网桥又把数据传给管理终端工作站。管理人员通过定位系统能够精准掌握在岗人员位置［7］。

人机定位系统是通过定位技术对洞内外人员、车辆进行定位，实时掌握现场人员、机械设备的分布及运行状态；通过对各区域人员数量、工作状态进行查询统计，可辅助进行人员考勤、机械考核等管理。另外，该系统可实现对超区域作业人员、机械设备进行安全提醒或警示警告。同时，对所有进洞人员按一人一档建立电子档案，配备专用定位设备，做到实时实名制管理［8］（见图6）。

图6 人员定位实名制管理

（2）视频监控功能：在各工点值班室、隧道洞口、隧道掌子面、弃渣场及其他重点生产区域安装视频监控设备，利用监控系统对各工点重要部位进行24 h 监控；洞口值班人员利用广播系统对现场存在物的不稳定状态、人的不安全行为、环境的不安全因素等进行提示、警示或警告（见图7）。

图7 视频监控功能

（3）隐患排查功能：各级管理人员按照规定的检查频次，对现场发现的问题及时上传至系统平台，并指定整改责任人及整改期限。整改责任人收到隐患问题后，及时到达现场查验核实，并对现场存在的问题制定整改方案，安排现场限期整改，并在整改完成后将资料上传到平台，完成问题闭环管理（见图8）。

图8 隐患排查功能

（4）培训系统：利用“安全生产远程培训管理平台”实现各级管理人员在线学习、培训及考试，也可借助手机APP，实现在线随时随地学习。

3.4 质量管理模块

（1）三维激光断面扫描：通过三维激光扫描技术对隧道开挖断面进行扫描，形成测量点云图，分析隧道超欠挖情况（见图9）；对隧道初支断面进行扫描，分析初期支护是否侵限；通过计算混凝土应浇筑数量与实际浇筑数量进行对比，分析衬砌是否浇筑密实［9］。

图9 三维激光断面扫描

（2）衬砌防脱空报警系统：利用液位继电器工作原理，辅助配置相关装置。当衬砌混凝土浇筑至拱顶最高点时，混凝土连通液位继电器，声光报警器开启提醒功能，综合判定混凝土浇筑结束时机。

4 结束语

信息化系统对项目进行全天候、全方位、数字信息化管理，以切实起到监管、控制、指挥、调度等作用的实用性为主，充分发挥数字技术在工程领域的优势，利用“互联网+”思维，提升项目管理水平，打造企业长大隧道施工品牌；利用信息化数据整合实现新乌鞘岭隧道工程施工过程施组进度、安全风险、质量检验、综合辅助等信息化综合管理，提高管理人员的全局意识、技术人员理解方案的效率，提高项目建设效率；完成信息由设计阶段向建造阶段的无损传递，实现基于信息化的精益化施工管理，为智能化运维提供条件。随着信息化应用的逐步推广和深入，铁路建设项目管理也会逐步向智能化管控方面发展，同时信息化应用领域广泛，前景广阔［10］。