一、创新背景
1.1 基本情况
铁路桥梁及路基附属预制构件种类多、数量大。在构件加工生产过程中运输及倒运量巨大，传统的厂内构件运输方式为人工配合叉车转运，构件在厂内倒运过程中易发生损坏，构件的分类存放、分龄期存储、养护周期长，出厂组织较为繁杂。通过研究分析，结合信息化、智能化建造理念，提出构件物流无人化智能运储、养护方案，解决以上问题。
1.2 创新目的
在构件运输、养护、存储等工序作业中，投入无人化运输、养护及智能物流组织，提高智能化、自动化、无人化程度。解决构件预制基数大、种类多，且运输过程安全风险隐患较高、养护期间养生不到位、存储位置不准确、倒运效率较低等突出问题。研制了础骋痴运输车、智能养护车，开发了无人化运储系统，达到了运输路径合理准确、养护周期全覆盖、无人化存储的效果，最终实现了构件运输、养护、存储的无人化作业。
二、核心技术
2.1 工作原理
利用网络通讯站将调度控制系统与现场运储串联起来，引入智能化软件、自动化设备及物联网技术应用于构件厂运输、养护、存储，通过智能物流调度系统对构件的运输、养护、存储进行统一管理，通过础骋痴运输车和智能养护车对构件自动化运储和定时定量养护，从而形成一个统一顺畅、实时监控、准确高效的构件物流无人化智能运储系统。
图1 物流无人化智能运储系统
2.2 功能介绍
结合构件厂实际的环境条件，设计规划出构件厂内的运输路线和场内布置，设计出一套具有自主导航和远程控制特点的智能运输系统。构件厂智能物流系统由调度指挥系统、础骋痴运输车、智能养护车、运储系统、移动终端和网络通讯站组成。
构件物流无人化智能运储系统通过调度指挥软件对构件的运输、路线、存储数据、存放位置信息进行采集分析，通过物流操作站下发任务，础骋痴运输车根据指令完成构件的取件、运输、入库、出库等任务；智能养护车根据构件养护周期及预定任务计划，定时定量完成构件养生任务。
构件物流无人化智能运储系统的应用实现了构件运输路线合理，构件成品保护完善，构件自动化养护，构件存放分类、分龄期，缩短了产物运储周期，加快了施工进度。
2.3 使用说明
2.3.1调度指挥系统
调度指挥系统是智能物流系统的核心技术，包含任务生成、任务处理、交通管制、础骋痴通讯、移动终端通讯等。调度系统对现场施工情况进行数据采集和跟踪分析，并进行实时更新，能够在该系统上清楚的反映出构件的运输、养生和存储情况，方便对现场施工进行指导。
图2 调度指挥系统主界面
2.3.2 AGV运输车
AGV 运输车整体结构由驱动转向轮、承重轮、顶升机构、电池组、自动充电装置构成，采用磁条导航寻径，磁钉定位。磁条由室内生产线铺设到存储区，各个工位及节点埋设磁钉，保证 AGV运输车自动行进，精准定位。
为了满足现场施工生产要求，现场配备了2辆AGV运输车，车长 2m，宽 1.5m，高 0.3m，载重量3.5t，车速25m/min，车的设计满足所有构件顶升转运、载重行驶的需求。
1车身龙骨、2从动万向轮、3举升丝杆组、
4维修器具盒、5充电电板刷、6电池、7主动驱动舵轮
1升降机、2联轴器、3减速机、4电机、5推杆电机、
6导向轴、7直线轴承、8维修器具收纳盒、
9升降机构感应装置组、10集线线槽
图3 AGV运输车结构图
2.3.3智能养护车
智能养护车整体结构由础骋痴运输车和智能喷淋养生设备组成。智能养护车通过无线连接网络从系统中获取构件养生周期和养生频次。
为了满足现场施工生产要求，现场配备了1辆智能养护车，小车长 2m，宽 1.5m，高 1.5m，高压喷头覆盖范围为4m，水箱储水量可达2.5t，车速25m/min，智能养护车的设计符合构件在存储工位上自动养护，保证周期内连续养护。
图4 智能养护车结构图
图5 智能养护车结构图
2.3.4 移动终端
生产区设置三处移动终端操作台，管理类人员在移动终端上下达物流指令，AGV 运输车自动完成入库、出库等相关任务；移动终端的使用满足定点控制和移动控制。主要功能有任务分配、AGV运输车行进状态监控、电池状态、故障报警等；可以实现存放通道的自动/手动选择，AGV 运输车工作状态的实时显示，包括在线 AGV运输车的数量、位置（包括 AGV运输车处于的地标位置），电池电量低于设定值时结束当前任务前往充电处充电。
图6 移动终端操作界面
2.3.5 网络通讯站
厂区设置2个网络通讯站，通过无线 AP 实现 AGV 运输车行驶路段的 WIFI 全覆盖，网络主机与无线 AP 保证有线连接，若有多个 AP，或超出了连接范围，可用无线路由器来延长通信距离；网络通讯站之间通过光纤与汇聚交换机连接，构成网络，实现 AGV 之间的通讯及车辆调度功能。
叁、应用效果
连徐铁路站前Ⅰ标工程正线长度47.701办尘，桥梁及路基附属预制构件79万块，数量大，构件物流无人化智能运储系统以自动装卸、自主巡航、自动避让、连续养生、存储准确和远程控制等关键技术指导现场，取代传统的人力配合叉车的构件运储模式，提高了运输效率，运输路径合理优化，运输过程安全系数较高，存储位置准确，养护周期全覆盖，无人化作业，信息化管理，最终提升了构件质量和组织效率。
图7 构件厂智能物流系统示意
3.1每循环作业时间对比表
表1 每循环作业时间统计（时间功效对比）
物流无人化智能运储系统：由础骋痴运输车自动转存至储存区存放，节约了归类分区、码垛的时间，每一次运输节约时间25分钟，每次运输2模构件。
3.2 每循环消耗资源对比表
表2 每循环资源消耗统计（节约资源功效对比）
无人化运输每次运输不需要过多人力资源，仅需要2辆础骋痴运输车即可完成运输工作。
3.3经济效益
连徐铁路站前Ⅰ标工程正线长度47.701办尘，桥梁及路基附属预制构件79万块，数量大，通过网络传输获取技术，让物流管理从被动走向主动，实现物流过程中的主动获取信息，主动监控运输小车与构件，主动分析信息，在构件运输源头开始实施跟踪与管理，实现信息流快于实物流。智能传递技术应用于构件厂内部数据传递功能，体现智能技术在物流管理的优化，提前预测，数据决策支持，建模和仿真，信息化管理等方面应用，使生产决策更加准确性和科学性。随着人工成本的提升，智能物流不但能降低人工成本还能提高运储效率。物流无人化智能运储的管理也更为便捷。
经济效益对比分析表
综上经济效益对比分析，从构件厂物流无人化智能运储按照1年施工时间计算，需要扣除信息化系统研发20万元，智能础骋痴运输车研发生产70万元，共节约成本为（2100+5000）*365+（36000+28500）*12-20万元-70万元=246.55万元。
3.4 社会效益
随着国家大力发展“物联网”“中国制造2025”等战略，通过智能建造工程，提升建造业智能升级，打造高速铁路装配式构件工业智能化建造，提高公司区域化经营，建立生产信息智能化的大数据管理，实现现代化现金项目管理理念，推动工程施工合理、科学的运转，不断挖掘作业潜能，提高生产效率，持续改善管理目标，该项科研成果具有较大的推广应用价值。构件厂物流无人化智能运储系统应用后，在管理及施工质量控制方面取得显着的效果，得到了局、公司、业主、监理等内外部各单位一致好评。
投诉侵权
