隧道盾构司机智能仿真培训系统ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/11/24,#,隧道盾构司机,智能仿真培训系统,2017,年,10,月,隧道盾构司机 2017年10月,1,目前，我国铁路隧道施工多采用的矿山法施工，隧道施工安全事故多发、质量通病突出，工程质量隐患对运营安全构成威胁大，而盾构,TBM,法施工具有对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、优质高效、安全环保等突出特点，推广应用盾构、,TBM,法隧道施工，提升铁路隧道施工装备水平是大势所趋。,广铁集团工程质量安全监督站牵头成功研制,铁路大型隧道盾构司机智能仿真培训系统,，本文介绍了“理论学习模拟培训实物操作考试评价”为主线的创新培训体系及其主要内容，并以代表性案例阐述了其推广价值及应用效果。,目前，我国铁路隧道施工多采用的矿山法施工，隧道,04,技术、经济和社会价值,03,主要科技创新,02,研发内容,01,研究背景,目录,CONTENT,05,成果推广应用,04技术、经济和社会价值03主要科技创新02研发内容01研究,3,章,第,1,研究背景,章第1研究背景,4,城市地铁,市政管线,西气东输,南水北调,公路,/,地铁,跨海隧道,人防工程,资源开发,行业需求,大,地铁盾构,750,台,跨江越海,30,台,铁路隧道,410,台,盾构需求,1200,台,现有盾构约,700,台,新增盾构约,500,台,国家“十三五”规划出台，“一带一路”战略全面铺开，海绵城市建设积极推进，盾构,TBM,法施工应用日趋广泛,，公路、铁路、市政等隧道或地下工程施工,，盾构法已经成为主要工法。据统计至,2020年，我国各行业新增盾构,机约,500台，平均单价5千万元/台。,水利工程,45,台,市政隧道,15,台,城市地铁市政管线西气东输南水北调公路/地铁跨海隧道人防工程资,1,、铁路隧道施工迫切需要提升技术装备水平，以降低隧道施工风险，减少工程质量缺陷导致的运营安全隐患,隧道施工安全事故多发。事故类型主要为隧道坍塌、突水突泥、爆炸。究其原因，客观上是地质和环境的复杂性；主观上是安全防范意识不牢、技术措施不落实、施工管理不标准、作业不规范等。,1、铁路隧道施工迫切需要提升技术装备水平，以降低隧道施工,隧道质量通病突出。原因主要是作业人员多，作业工序复杂，施工质量过于依赖从业人员责任心和施工作业标准化程度、现场管理水平。,隧道质量隐患对运营安全构成威胁。矿山法隧道施工由于施工管理、作业水平及检测手段所限，工程实体质量缺陷难以彻底消除和根治，对高铁运营安全和运输秩序构成严重威胁。,铁路隧道施工装备水平需要提升。盾构,TBM,法施工因其对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、优质高效、安全环保等突出特点，隧道运营后工程质量隐患少，具有广阔的发展空间。,隧道质量通病突出。原因主要是作业人员多，作业工,2,、隧道盾构施工迫切需要提升从业人员素质，以规范盾构作业行为，防控施工安全事故及提高质量效益,盾构施工风险防控十分重要。隧道地质情况隐蔽复杂，盾构施工出现隧道坍塌、地面塌陷、突水突泥等甚至人员伤亡事故不为少见，隧道衬砌管片错牙甚至开裂、线性不顺、渗漏水等质量问题亦常见，施工过程风险防控仍十分重要。,2、隧道盾构施工迫切需要提升从业人员素质，以规范盾构作业,防控盾构施工风险根本在于提高从业人员素质。盾构隧道施工安全、工程质量和进度控制，与相关从业人员（主要是司机）的规范操作、故障排除、应急处理技能等密切相关。,盾构机司机素质与施工安全直接相关。盾构施工在我国发展起步较晚，国内盾构机司机素质参差不齐、整体不高，成为盾构施工的安全隐患。,2,、隧道盾构施工迫切需要提升从业人员素质，以规范盾构作业行为，防控施工安全事故及提高质量效益,防控盾构施工风险根本在于提高从业人员素质。盾构隧道,3,、盾构法施工快速发展迫切需要突破司机传统培训模式，以规范行业技能培训体系，高效培训合格盾构从业人员。,3、盾构法施工快速发展迫切需要突破司机传统培训模,盾构及从业人员大量增加。随着国家“十三五”规划出台，“一带一路”战略全面铺开，到,2020,年，我国基础建设行业盾构使用数量将达到,1200,台；每台盾构,TBM,从业人员按照,30,人配置，从业人数将达到,3.6,万人，其中铁路系统（含城际铁路）盾构机使用数量达,410,台，相关从业人数达到,1.23,万人。,盾构及从业人员大量增加。随着国家“十三五”规划出台,行业技能培训体系亟待规范。盾构机司机职业操作技能专业书籍缺乏，完整系统的盾构机司机培训教程空白，建设系统亟需形成规范的盾构从业人员职业技能培训体系。,传统盾构司机培训模式急需突破。原有盾构设备厂家指导和“一带一、老带新”的司机原培训模式，周期长（一般来说,15,18,个月），存在培训不全面、不系统等缺陷，已经远远不适应盾构装备产业及施工技术快速发展需要。,行业技能培训体系亟待规范。盾构机司机职业操作技能专,章,第,2,研发内容,章第2研发内容,13,研发内容,目前由广铁集团工程监督站牵头研发的,铁路大型隧道盾构司机智能仿真培训系统,，开发了国内外首创盾构司机智能仿真操作平台，配套出版了,盾构机司机培训教程,，形成“理论学习、实物操作、考试评价”的完整培训考试体系。研究成果能有效提升盾构司机等从业人员职业技能，对规范盾构施工作业行为、降低隧道盾构施工风险起到积极作用。,研发内容 目前由广铁集团工程监督站牵头研发的,研发内容,1,）研发盾构司机智能培训平台,模拟盾构操作模式，针对施工期间潜在的风险源，建立一套完善、系统的培训体系，并形成一套针对性强、“宽进严出”培训考试系统。培训系统主要包含施工理论培训、盾构实操培训两个方面；考试系统分为盾构理论考试和盾构实操考试两大部分。,研发内容1）研发盾构司机智能培训平台 模拟盾构操作模式,研发内容,9个模块实操模拟,内循环冷却泵,辅助液压,推进油缸泵,空压机,盾尾密封油脂,泡沫系统,螺旋输送机,皮带输送机,刀盘,设备技术参数,主设备电源,:AC 220V-250V 50Hz5%,；,最大电流：,1.5A,；,额定功率：,90W,；,动力用电,:DC-24V,最大电流,10A,，额定电流,3A,；,外观尺寸,:2000*1700*1000,（长*高*厚）,mm,；,设备总重量：,185Kg,；,动力控制方式,:,步进电机,+,光电监测转速反馈；,通讯协议：,TCP/IP,。,培训平台智能仿真功能,研发内容9个模块实操模拟设备技术参数 培训平台智能仿真,研发内容,出版,盾构机司机培训教程,专著,1,本（中国建筑工业出版社）,教程以“基本常识、常规操作、简单判定”为主线，包含盾构机基本知识、盾构司机操作知识、应急救缓处置方法、以及国内外盾构施工经典案例等内容。,2,）编著专著,研发内容2）编著专著,研发内容,上级领导肯定和指导,盾构机司机培训对我国盾构施工技术水平的提高，尤其盾构机司机的专业素养提升，起到极大的促进和推动作用。,盾构机司机培训教程编写委员会的专家积极响应,习近平,主席“,把论文写在祖国的大地上，把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中,”的重要讲话，认真编写出,盾构机司机培训教程,，全面系统地论述了盾构机基础知识、工作原理、标准化操作、事故预防及应急知识，并结合大量国内盾构施工典型案例分析，在国内首次系统性地提出了盾构机司机规范化的操作程序，是实现盾构机司机培训标准化的有力之作，填补了当前国内外空白，达到国内领先水平，具有创新性和重要的实用、经济价值。,中国科协副主席、工程院院士,中国铁路总公司总工程师 何华武,研发内容上级领导肯定和指导,研发内容,3,）,在线培训系统,通过搭建盾构操控远程数据传输平台，创建了盾构培训教育网站，实现了盾构操控互联网在线培训。,研发内容3）在线培训系统通过搭建盾构操控远程数据传输平台，创,研发内容,4,）构建盾构司机培训体系,建立盾构司机预设类标准化操作考题和预设特殊情况现场考题两大类题库，提供从理论学习与考试、模拟台的实践与考核、盾构司机培训考核档案编制统计等全套技术支撑体系，可转换形成盾构司机职业技能培训体系。,研发内容 4）构建盾构司机培训体系,章,第,3,主要科技创新,章第3主要科技创新,21,主要科技创新,1,）,发明了盾构操控环境数字模拟技术，研制了人机交互智能虚拟操控平台，开发了成套系列盾构操控培训模块，实现了仿真条件下盾构操控培训。,整体居国际领先水平，,申请获得,国家知识产权局,2,项专利,。,中国铁道科学研究院科技查新报告显示：,国内外（含国际和国内）未见同类培训系统，,主要科技创新1）发明了盾构操控环境数字模拟技术，研制了人机交,主要科技创新,通过国内外,289,个隧道盾构海量施工数据的大数据分析与挖掘，揭示了不同地层条件下盾构操作关键参数的映射匹配规律，建立了全断面硬岩、软硬不均、软土黏土、砂卵石等多种典型地层下盾构操作参数选取准则和范围阈值体系。基此发明了盾构操控环境数字化模拟技术，实现了盾构施工场景虚拟再现，研制了人机交互智能虚拟操控平台。形成了盾构刀盘系统、循环冷却系统、驱动系统、推进系统、保压系统、盾尾密封系统、泡沫系统、出渣系统等,9,类成套系列盾构操控培训模块，实现仿真条件下土体切削、土碴运送、隧道衬砌、导向纠偏的盾构操控培训。,主要科技创新 通过国内外289个隧道盾构海量施工数据的,主要科技创新,2,）揭示了盾构典型故障与掘进参数的映射关系，发明了盾构故障数字化模拟技术，研制了盾构故障模拟发生装置，实现了多种故障工况的智能培训。,主要科技创新2）揭示了盾构典型故障与掘进参数的映射关系，发明,主要科技创新,综合理论分析、仿真及现场掘进数据处理结果，利用故障树分析技术，建立了盾构故障逻辑关系图，揭示了盾构典型故障与掘进参数的映射关系；基于嵌入式技术，发明了具有逻辑运算、存储、顺序控制、定时、计数等功能于一体的盾构故障模拟发生装置，实现了盾构故障的数字化模拟；开发了盾构故障处理模拟操作软硬件系统，通过设定故障场景功能，强化培训人员的应变能力，使盾构模拟操作真实体现施工现场实际；通过预设硬件故障功能，操控人员自行分析排查，实现快速提升盾构操控人员应对突发故障的处置能力。,主要科技创新 综合理论分析、仿真及现场掘进数据处理结果,主要科技创新,3,）,集成了云平台、数据远距离传输、司机数字化培训等技术，建立了盾构掘进操控数据库，实现了盾构操控互联网在线培训。,one,two,主要科技创新3）集成了云平台、数据远距离传输、司机数字化培训,主要科技创新,盾构从业人员培训是降低盾构施工风险的主要途径之一，传统课堂教学枯燥乏味、理解困难，现场实操又存在安全隐患、且影响生产，互联网智能化培训有效性高、且经济性好。,本项目通过对以往盾构教学资源的挖掘，将海量数据通过云存储功能融入盾构从业人员培训系统，实现了资源共享；,通过对盾构各种动作的特征提取，建立了盾构掘进操控数据库；,通过建立盾构虚拟样机，构建了施工虚拟环境；,通过盾构操控面板开发，搭建了用户与盾构虚拟培训系统交互接口，实现了盾构操控的虚拟培训；,通过多级模糊综合评判算法，实现了盾构操控理论测试与实际操作的智能评判，形成了“理论学习模拟培训实物操作考试评价”的培训体系；,通过搭建盾构操控远程数据传输平台，创建了盾构培训教育网站，实现了盾构操控互联网在线培训。,主要科技创新盾构从业人员培训是降低盾构施工风险的主要途径之一,章,第,4,技术、经济、社会价值,章第4技术、经济、社会价值,28,技术价值,（软著登字第,1140987,号）,实用新型专利号,201520841134.6,发明创造专利号（,201510708743.9,）,专利：,国家软件著作权授权,1,项、国家发明专利,1,项、国家实用新型专利,1,项。,技术价值（软著登字第1140987号）实用新型专利号发明创造,技术价值,铁路大型隧道盾构司机智能仿真培训系统,科研成果获,中国铁道学会,2016,年度科学技术一等奖,广铁集团,2015,年度科学技术进步一等奖,中国铁路总公司科