日本在建最大的16m级盾构隧道工程如何实现管片自动化运输？

小编语

施工方对传统的桥式起重机进行了改造，在施工现场实现了对管片的自动化运输。由于管片类型不一，前期选择管片置于拖车的过程由人工完成，并需在拖车运输管片前检查是否损坏。管片移动至储存区后，开始进行自动化运输与库存管理。

管片储存场地垂直剖面

自动运输系统由桥式起重机和管片抓斗组成，配备各种传感器和控制设备，管理系统发出运输指令，控制面板与每个设备交换信号，完成自动化过程。

系统配置

起重机上安装了多种传感器：利用激光测距仪测量起重机的行程和横移方向，用编码器测量起重机的升降方向，停车精度±50mm，采用脉冲发生器矢量控制电机控制。

管片抓取装置

为了完成管片自动抓取，施工方开发了专用的管片吊运装置：抓斗悬挂在自动桥式起重机的挂钩上，并固定防止挂钩旋转。单块管片由两个抓取臂横向夹持后放置在钩爪部位。抓取臂与钩爪装有MC尼龙板，以免损坏管片。多种类型的传感器协同工作，检测管片是否被安全抓取：

由于无法将拖车与桥式起重机之间严格按直角放置，也无法使管片与拖车完全平行，因此管片抓斗在抓取时可以进行旋转，与管片对齐后抓取，当抓斗提升时，抓斗上的导向管将套入防摆动导管，以校正角度偏差。

管片姿态校正流程

系统根据隧道轴线与施工规划自动生成管片运输计划：排序系统指挥工厂分配管片进行发运，同时根据管片类型安排管片装载到拖车上的顺序。起重机根据管片进场纪录确定管片在储存场中的位置并按需抓取，并采用不同的颜色代码标识管片，出场时由摄像头在较远距离读取堆叠管片颜色编码并识别。

颜色代码

为了防止自动操作过程中出现人身事故，自动操作区域和手动操作区域之间的边界处安装了栅栏，并在两区域的闸门处安装了一个可锁定的打开/关闭阀，以防止人员在自动操作期间意外进入该区域。

所有管片储存场的作业都实现了自动化，原本六名工作人员缩减至两名，仅负责从拖车上卸下管片，并省去了拼装前寻找管片的步骤，提高施工效率。 施工至今，系统未将任何错误的管片带入隧道，减少了返工带来的成本增加。

该系统在保证±50mm定位精度的同时，实现了运输自动化，并通过各种传感器防止人为误操作。到现在为止，系统没有造成任何管片开裂、损坏。

在自动化操作中，桥式起重机（机器）和管片与工人完全分离，消除施工人员的人身风险。