中國的高速鐵路網(wǎng)即將變得更大。今年晚些時候，我國電氣化鐵路運輸網(wǎng)絡中將增加幾條新線路，包括福州至廈門，廣州至汕頭以及上海至南京等多條近300公里的鐵路線。據(jù)悉，新增線路總長度將超過德國高速鐵路網(wǎng)總長度的一半，每條的最高運行速度為350公里/小時。

與大多數(shù)現(xiàn)有線路的不同之處在于，新增項目是由機器人建造的。據(jù)參與該項目的工程師說，架空電氣化線路施工機器人的大規(guī)模部署被譽為行業(yè)的一個里程碑，標志著機器現(xiàn)在可以接管高鐵建設中涉及的大部分勞動密集型工作。

鐵路建設涉及的任務包括挖掘、平整、鋪設軌道、橋梁、隧道建設以及信號和通信系統(tǒng)的安裝，基礎設施成本高昂，需要大量的體力勞動和專業(yè)技能知識。例如，橫穿美國內華達山脈的鐵路當年就需要1萬多名工人來建造。但如今，機器人和其他先進技術已經(jīng)接管了大部分的勞動密集型鐵路建設工作。

2018年，中國推出了一種自動機器，可以以每天1.5公里的速度鋪設高速軌道。到2021年，精度的提高和全天24小時的工作能力可以達到每天安裝2公里的軌道。在這之后，挖隧道、澆筑混凝土、焊接、噴漆和檢查任務等都可以由機器人來完成。

但直到最近，機器人還沒有能力建造高速鐵路線的架空電氣化結構。中鐵建電氣化局集團總工程師王培雄認為，這項工作對于機器來說太復雜了。

幫助向火車輸送電力的結構被稱為架空接觸系統(tǒng)(OCS)。建設高速鐵路的OCS網(wǎng)絡涉及非常復雜的過程——接觸網(wǎng)絡臂和懸掛電纜的預組裝、將材料運輸?shù)焦ぷ鳜F(xiàn)場以及支撐柱和懸掛電纜的安裝。其中安裝柱子和懸掛電纜是特別危險的任務，需要在高應力條件下工作。

根據(jù)王的團隊，由于工作的危險性和性質，組裝OCS網(wǎng)絡已經(jīng)成為高鐵項目中勞動力最密集的部分。為了解決這個問題，鐵路工程師設計了自動化施工技術，該技術使用數(shù)字數(shù)據(jù)管理平臺和智能系統(tǒng)進行存儲，預組裝，運輸和施工。

自動化傳感器從建筑工地收集實時數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能倉庫，在智能倉庫中，自動存儲和檢索系統(tǒng)定位并將所需材料發(fā)送到智能工廠，組裝成支柱、臂、吊架和其他部件。

接著，成品部件由自動駕駛汽車運送到施工現(xiàn)場。裝有傳感器和攝像頭的機械臂檢測并調整組件的位置，然后將它們抬起并放置到正確的位置。

但工程師們表示，即使是機器人在建造OCS時也面臨著挑戰(zhàn)。比如要求以精確和協(xié)作的方式安裝大量的電線、電線桿、臂和其他部件，其次安裝現(xiàn)場有可能會遇到自然障礙物、惡劣的天氣或其他阻礙安裝過程的因素。

現(xiàn)在，解決這些挑戰(zhàn)的方法是使用人工智能。

我國的科學家們已經(jīng)能讓機器人使用成像識別和目標特征提取算法來規(guī)劃手臂放置的最佳路徑——準確度精確到1毫米以內。

工程師們表示，人工智能可以使機器人在各種惡劣天氣下工作，還能讓它們在工作站之間導航，在調整和擰緊特定扭矩的螺絲后，返回到零點等待下一個命令。在倉庫里，智能叉車等人工智能設備可以拾取和運輸材料。

倉庫的質量控制功能也得到了改進，存儲的材料將被分類并通過一個光學暗室進行掃描。據(jù)悉，一種專門的神經(jīng)網(wǎng)絡模型已經(jīng)在大約30種不同類型的材料上進行了訓練，可以在材料使用之前檢測到材料的缺陷。這項技術提高了倉庫的效率，使得處理速度比傳統(tǒng)倉庫快10倍。

我國工程師表示，在高速鐵路項目中引入機器人技術，有可能從根本上改變中國和其他地方的基礎設施建設方式，將效率和成本節(jié)約轉化為其他類型的交通基礎設施項目。

根據(jù)計劃，到了2035年，我國將用高鐵連接所有大中城市。要做到這一點，需要將現(xiàn)有的4.2萬公里鐵路網(wǎng)的長度增加近一倍，同時還需要建設橋梁、隧道和車站。

為了實現(xiàn)這一目標，王的團隊表示，高速鐵路網(wǎng)需要主要由人工智能驅動的機器來建造、運營和維護，這是一項人工智能轉型計劃，被稱為智能高鐵2.0。

雖然中國并不是唯一一個使用機器人和自動化來建造高鐵的國家，但鐵路科學家們表示，中國對這些技術的廣泛使用以及快速的建設步伐無疑是深刻的，代表著交通基礎設施領域的重大進步。