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意大利鐵路利用BIM輔助手段實施既有線擴能改造

發布時間:2021-11-30 【字體:

  

  【《IRJ》報道】意大利北部鐵路米蘭塞維索段,為高速線路、普速線路六線平行設置的路基有砟軌道區間。2020年度意大利鐵路路網公司(RFI)對該段線路進行擴能改造,在長度約3公里范圍內,更換了5組新型單渡線道岔。該項工程由意大利福斯羅集團科吉富公司承擔,利用BIM輔助量測和設計手段,創造了繁忙干線道岔改造不中斷、少干擾運營的施工業績。

  1)福斯羅集團的解決方案

  該方案基于Phoenix概念,建立包括無人機部署、數字圖像幀分析的三維BIM模型;利用無人機激光雷達測繪系統(YellowScan LiDAR,以下稱LiDAR),完成高精度的單渡線道岔的量測和設計;無需人工上線復測,可減少對正線運營的干擾。

  首先,利用兩種無人機采集數據即LiDAR和數字多普偏振圖像(以下稱DOP)的疊加,制作反映軌道結構現狀的地理信息圖。數據經過分析處理并輸入BIM模型后,可以自動生成初步設計的比選方案,以及確保準確性的單渡線的基本走向。

  然后,在BIM模型中人工輸入地基條件信息,還可提供選用材料、機械進場通道等施工輔助支持信息。

  再者,利用BIM模型的綜合分析功能,可實現精度檢查和整改等施工過程監理。如此,Phoenix概念可大為提升整個項目執行的完全透明度。

  2)關鍵技術

  該項技術的關鍵點,一是利用商用衛星定位系統以及實時動態修正(RTK)技術達到2.5厘米級定位精度;二是利用無人機數據采集以及BIM三維數據處理技術達到80000/平方米圖像分辨率。

  LiDAR系統的工作原理與雷達類似,兩者不同的是使用激光代替了無線電波。測距范圍較大,一般為1米~數千米;無人機以1/秒的速度飛行時,重復一百萬次掃描過程,LiDAR設備采集點云中的單個距離測量點,由此可以計算出地理環境的3D圖像;通過使用特殊的重疊技術,LiDAR對同一區域的掃描在XY方向上重疊,可達到1厘米級的精度;使用專用軟件采集數據后,可以立即提取、處理和顯示點云。只需點擊鼠標,即可自動回溯飛行路線、生成LAS文件。

  DOP航拍數字影像,能夠無失真、按比例還原地表信息。截取500~600幀圖像,通過專用軟件建立與地理信息的數據鏈接并進行DOP計算處理,可實現毫米級的疊加精度。由于無人機的飛行高度較低僅為25米,所以可獲得相對較高的分辨率。

  3)施工管理和方案效果評估

  該項既有線路擴能改造工程,利用BIM輔助手段實施了單渡線道岔鋪設時機和施工法以及接觸網柱位置和導高調整的施工管理。

  單渡線道岔的鋪設施工,采用場外預制軌排、經由鐵路運抵現場的方法。鋪設完成后,利用無人機量測驗收后,建立基礎設施原始臺賬,更新和充實RFI公司鐵路資產數據庫。

  在整個施工階段,始終維持了上下行線路的正常運營。鋪設錳鋼整鑄轍叉時,僅申請了一個周末夜間的作業天窗??傊?,基于Phoenix概念,最大程度地縮短了整個項目的周期,同時最大程度地提高了參與項目各方的透明度。

  (來源:中國鐵道科學研究院集團有限公司科學技術信息研究所)

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