项目名称:高速铁路CRTSⅢ型先张法轨道板生产系统及智能机器人
- 中铁九局集团第三建设有限公司
- 佛山市南海区桂城街道疏港路7号凤鸣广场11栋507单元
- 528000
- 全萍
- 13998370278
姓名 |
王东利 |
电话 |
13811785309 |
电子邮件 |
597919573@qq.Com |
区号 |
0757 |
邮编 |
528000 |
通信地址 |
佛山市南海区桂城街道疏港路碧桂园广佛上城11栋511号 |
陈晓鹏 全 萍 宋天淼 赵金涛 苏日乐 赵贵珠 王 培 王立明 张 哲
专利类型 |
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专利状态 |
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申请号 |
授权日期 |
授权专利号 |
CN202111300984.1 |
2022-02-08 |
ZL202111300984.1 |
CN202111298046.2 |
2022-02-08 |
ZL202111298046.2 |
LU501356 |
2022-08-10 |
LU501356B1 |
LU501357 |
2022-08-10 |
LU501357B1 |
CN201611113621.6 |
2018-08-24 |
ZL201611113621.6 |
1、项目背景
本项目参评人自主创新的高速铁路CRTSⅢ型轨道板厂智能化生产线技术研究得到了长足的发展,在国内外众多客运专线进行了应用。
随着中国高铁的快速发展以及产业结构的转型升级,针对轨道板厂的缺点便凸显出来,如施工生产劳动强度大、各工位自动化程度尚处于初级阶段、生产数据无法贯通、管理效率低下等。
为针对上述问题,本项目参评人联合中铁九局集团有限公司一起开展了轨道板制造的相关研究,共同研发出一套智能轨道板厂的相关技术。以软件和硬件为核心,综合应用物联网、云计算、移动互联网、大数据、工业机器人、人机交互系统等新技术和新装备,实现轨道板制造过程中的信息深度融合,全生产线工位自动化以及进度、质量、安全等精细化和智能化管理。通过制定统一的数据接口标准,实现智能板厂各生产系统的集成管理,同时对综合管理平台进行信息化再建设,开发多个适用于智能板厂的信息化模块;整合优化国内先进的智能化工艺装备,在中央控制系统的集中管理下实现轨道板全流程工艺自动化,最终形成一整套成熟稳定的轨道板流水机组法智能制造工艺及成套工艺装备。
2、项目优势
本项目参评人对智能板厂的人员、设备、物资、安全及质量等方面进行深度管理,采用数据化、标准化、信息化的管理方法,提高人员及物资管理的效率,降低生产设备的故障率,减少各项工序的衔接时间、降低能源的消耗,指导轨道板智能工厂的生产决策,形成一套完整的智能化生产管理体系。
与传统矩阵台座法相比,本研究成果的生产自动化程度明显提高,人工成本比台座法降低48%,同样模具配置条件下,生产效率比矩阵台座法提高20%以上。
本参评项目结合“中铁九局苏家屯板厂”、“中铁九局东台板厂”的建设、运行及管理经验,创新性的搭建了轨道板厂智能制造框架,将智能板厂系统划分为“基础感知层”、“信息传输层”、“数据交互执行层”、“企业管理层””四个层级,明确了智能板厂的定义,为轨道板厂的系统性建设和运维提供了方向性指引。
3、评价
围绕本项目技术的专利布局,本项目参评人及中铁九局集团有限公司共申请系列专利59项,已取得授权国家发明专利8项,已授权的国家实用新型专利34项,国际专利4项,作为无形资产,这些知识产权对于项目参评人的主要产品起到了核心支撑作用,提升了产品的竞争优势,给项目参评人带来了巨大的经济效益。
针对轨道板封锚工艺繁琐、效率低,难以实现自动化流水作业,又因其本身依旧为人工作业,对轨道板质量的追踪和把控带来了严重的影响。本项目参评人通过对封锚技术的深入研究,研制出了高速铁路CRTS先张法轨道板生产系统及智能机器人,提高了轨道板翻转、封锚、检测的自动化创新,并申报了系列专利:
1、发明创新点
(1)参评项目专利ZL202111300984.1针对国内流水机组法智能制造技术现状,从提高生产效率、保障生产质量、降低建造成本方面,创新性的对轨道板智能制造成套装备进行深入研究,基本实现了轨道板预制全工艺自动化。提供了一种用于先张轨道板生产的智能全自动封锚检测线,用于对轨道板生产线生产的轨道板进行翻转、封锚、检测和喷码。对模具清理、脱模剂喷涂、预埋套管安装、钢筋骨架入模及张拉杆旋拧、预应力张拉、轨道板蒸汽养护、预应力放张、轨道板脱模、轨道板检测、钢筋骨架绝缘检测、轨道板180度翻转、轨道板封锚等14项工艺的机械作业装备进行了进一步的升级和应用。同时在生产辅助车间通过“轨道板翻转-封锚-检测集成线的引入,实现了轨道板预制全工艺流程型作业”;本参评项目还申请了同族专利LU501356B1,并且已经获得授权。
(2)参评项目专利ZL202111298046.2针对目前轨道板生成系统未能实现全自动化运行,基本为人工干预操作设备,致使轨道板的制造精度很难控制在设计标准,用工成本较高,劳动强度较大,生产效率较低。提出在张拉工作框架的外沿设置安全光栅传感器,对沿先张轨道板生产线走行进入混凝土轨道板张拉工作区域的轨道板模具进行实时监测,并将监测数据发送至张拉中控系统,由张拉中控系统实时判断轨道板模具是否可以安全均处张拉工作区域;通过安装于定位框架上的第一光电开关传感器,对定位框架下降时的位置进行实时监测,有效保证定位框架上的定位锥与轨道板模具上的定位孔相对应,实现定位框架与轨道板模具的准确定位;本参评项目还申请了同族专利LU501357B1,并且已经获得授权。
(3)参评项目专利ZL201611113621.6针对现有轨道板制作过程中,均为人工借助吊车等通用工具及手工操作实现,整个工序过程时间长而且工人劳动强度大,场地利用率低。提供了一种自动化强度高,生产效率高,场地利用率高,可降低工人劳动强度的轨道板钢筋笼张拉杆自动安装锁紧机器人。
2、对比同类技术有以下特点
在生产线流转系统中引入模具识别、智能扫码子系统,结合中央控制系统的集成控制,在国外首次实现了轨道板预制全工艺自动化产线模块化的设计形式,为转场再利用创造了条件,降低了再建厂费用。
本项目参评人以CRTSⅢ型轨道板智能建造产业化为目标,自主研发了拥有自主知识产权的先张法预应力轨道板智能制造技术,首创了多种工业机器人,独创了轨道板智能全自动封锚检测线、轨道板机器人封锚、立体通道式养护、张拉螺母机械锁紧、角度控制同步放张等新技术。经鉴定,整体技术已达国际领先水平。
CRTSⅢ型轨道板是我国自主研发、具有完全自主知识产权的轨道板,主要用于时速300公里以上高铁建设项目,该CRTSⅢ型先张法预应力轨道板智能化生产线(流水机组法)的成功研制,将彻底改变沿用多年的高铁基建生产方式,采用智能化的生产及物流设备和信息生产管理系统,且已被应用于新建北京至沈阳铁路客运专线中,实现轨道板生产过程的自动化、数字化、智能化和绿色化,具有显著的社会效益、经济效益和环保效益。
目前项目成果已实现转化,本参评项目技术已成熟应用于牡佳、朝凌、盐通、南沿江等高铁工程,有力开拓了本项目参评人的轨道板市场,先后承揽中铁12局、14局、17局、21局、上铁芜湖等单位的24.6万块轨道板生产任务。同时,本技术正在向机场、城市轨道交通等多个领域拓展,应用前景广阔。
本参评项目技术大幅提升轨道板生产效率,相对传统矩阵台座法生产工艺,每块板用工量由2.1个降低到0.9个,降幅达57.1%。模具周转使用率从每天1.0个循环提升到1.2个循环,增幅达20%。单线日产量从96块提升到120块,生产效率提升25%。
本参评项目技术显著降低了轨道板制造的综合成本,工装设备摊销增加了32.4%,人工费用降低57.1%,征地费用降低36.1%,建厂费用摊销降低57.9%,生产管理费用降低16.6%,能源消耗费用降低24.3%,每块板综合制造成本降低507元。
截止至2022年9月,轨道板智能制造的营业收入,累计实现销售收入18亿元,产生了巨大的经济效益和社会效益。