日前，中铁装备首台智能化悬臂掘进机顺利下线，标志着中铁装备CTR系列悬臂掘进机已经全面进入智能化发展的新阶段，并以此为起点不断攻克行业难题推动悬臂掘进机行业技术进步。
直面行业痛点
近两年来随着国家有关政策的引导和市场的迫切需求，悬臂掘进机智能化技术研究已成为行业研究热点和难点。
由于行业特殊性和高粉尘、强震动的恶劣工作环境，国内还未有成熟的智能化系统解决方案，亟待解决的问题主要体现在：
（1）现阶段在隧道工程施工中仍然主要依靠人工操作破岩掘进，导致施工工效和超欠挖难以控制，增加施工成本。
（2）设备缺乏完备可靠的信息化数据系统，无法快速获取分析设备运行数据并反馈于设备研发和智能化升级工作中。
（3）设备不具备智能故障诊断和失效预警系统，停机故障率高，影响施工效率。
凭借多年的隧道装备研发经验和对所处行业的敏锐直觉，中铁装备设备公司直面行业热点和痛点，第一时间组织开展悬臂掘进机智能化系统研究，经过对外部信息输入、部件信息化、设备信息化、设备集群信息化研究布局，最终实现设备运行状态数字化、可视化，实现数据采集、处理、传输、存储、上云、挖掘等整个信息流的可靠流转，从而实现悬臂掘进机智能化控制。
可靠的信息化数据系统
01
设备消耗统计系统
对使用过程中耗电量、用水量及截齿等配件进行统计存档，可按照时间段和施工工段进行分项查询导出，便于施工成本的核算和统计。
02
操作技能评估系统
将信息化系统数据进行特征提取形成数据特征库，依据预置的评价规则输出操作手操作技能评估等级。客户可通过该功能及时掌握掘进过程中操作手施工效果并可用于掘进机操作手培训考核。
03
故障诊断及失效预警系统
开发故障诊断系统提高施工现场故障排查效率，同时通过预置的算法对液压系统、截割电机、截割减速机等关重部件运行数据进行失效预测预警，从根本上降低停机故障，保证施工效率。
04
多级数据存储系统
将数据保存分三个级别，不同级别设计不同数据存取策略，同时依据数据变化加速度、关重程度采取不同的存储频率和存储级别。存储的数据可用于设备运行数据复现分析及施工过程分析存档。
05
数字化液压系统
行业内首次将悬臂掘进机液压系统参数全面数字化，将关重液压元件进行可视化监控，对上述数据进行相关性分析建立故障树，使液压系统故障分析有据可依，并反馈至故障诊断及失效预警系统。
实现悬臂掘进机智能化控制
01
实时定位导航系统
研发了一种秒级实时定位测量系统，通过定位测量算法可实时获取截割头在截割断面上的坐标，可实现静态测量精度小于10mm，综合超欠挖精度控制在100mm以内。
02
截割轨迹实时监测技术
依托定位测量计算，将隧道设计规划图导入系统，可在工控机上显示截割头的实时位置和运动轨迹；可根据截割围岩等级设定不同的超欠挖预警 警距离,当截割头进入预警范围时，设备会主动降低截割臂摆动速度，从而提高成形质量，实现隧道掘进施工降本增效的目的。
03
智能截割控制算法
在截割过程中 悬臂掘进机的负载是动态变化的，需要一种自适应的控制算法来提高截割效率，项目组将悬臂掘进机信息化系统采集的多维数据引入智能控制算法，实现了截割头转速、摆动速度、摆动压力与负荷实时匹配，保证高效截割降低截齿消耗。
04
自动截割技术
设计开发的自动截割分为模板截割和自定义截割。模板截割通过系统预置的截割轨迹模板进行一键启动开启自动截割；针对截割环境复杂的情况，可通过多种便捷的操作方式快速选定预期截割区域，设备会在自定义的区域内按照智能截割控制算法执行自动截割工作。
目前，中铁装备悬臂掘进机研发团队继续立足现阶段行业实际需求和痛点进行不断攻关，在持续的工业性试验中加快迭代升级，提升悬臂掘进机智能化控制的应用水平， 为客户提供智能化控制解决方案；同时 依托分布在全国各地施工的悬臂掘进机建立设备运行大数据库，不断提高智能化悬臂掘进机适用性和推广性，成为隧道装备智能化研究领域中真正的实践者和引领者。
文图：孙延飞
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