زمانی که خطوط جدید راه‌اندازی شوند، طول خطوط جدید بر بیش از نیمی از کل طول شبکه راه‌آهن پرسرعت آلمان بالغ خواهد شد و در هر یک از این خطوط، قطارهایی با حداکثر سرعت ۳۵۰ کیلومتر در ساعت (۲۱۷ مایل در ساعت) تردد خواهند کرد.
اما نحوه ساخت جدیدترین خطوط افزوده شده به شبکه راه‌آهن پرسرعت چین، با اکثر خطوط موجود متفاوت است زیرا این خطوط توسط ربات‌هایی ساخته می‌شوند که به‌طور خاص برای ساخت خطوط هوایی برق طراحی شده‌اند. به گفته مهندسانی که در این پروژه‌ها مشغول به کار بوده‌اند، روش‌های ساخت خودکار برای استفاده در پروژه‌های ساخت و توسعه راه‌آهن‌های پرسرعت بعدی آزمایش و تایید شده‌اند.
وانگ پی‌شیونگ، مهندس ارشد گروه برقی‌سازی ساخت و ساز راه‌آهن چین، در مقاله‌ای که در مجله تخصصی فناوری ساخت و ساز راه‌آهن در ماه ژوئن به زبان چینی منتشر شد، گفته است که پروژه‌های آتی نیز از این روند پیروی خواهند کرد.
به گفته کارشناسان، استقرار گسترده ربات‌های ساخت خطوط هوایی برق به عنوان یک دستاورد مهم صنعتی تحسین شده است، و نشان می‌دهد که اکنون ماشین‌ها می‌توانند بیشتر کارهای پر زحمت مربوط به ساخت راه‌آهن‌های پرسرعت را به عهده بگیرند.
ساخت راه‌آهن شامل طیف وسیعی از وظایف، از جمله حفاری، تراز‌بندی، خط‌بندی، ساخت پل و تونل و نصب سیستم‌های سیگنال‌دهی و ارتباطی است. ساخت این زیرساخت، بسیار پرهزینه است و علاوه بر مهارت و دانش تخصصی، به تعداد قابل توجهی نیروی کار فیزیکی نیازمند است.
پروژه‌های راه‌آهن تا به امروز، همیشه در زمره پروژه‌های دشوار و خطرناک بوده‌اند. به عنوان مثال، ساخت خط آهنی که از کوه‌های سیرا نوادا در ایالات متحده می‌گذرد، به بیش از ۱۰۰۰۰ کارگر چینی نیاز داشت. به این کارگران به “کولی‌ها” که درزبان چینی به معنای کارگران سخت‌کوش است، معروف بودند. در شرایط سخت، کارگران توانستند خط‌آهن را به موقع تکمیل کنند و اولین راه‌آهنی که از سرتاسر قاره آمریکا عبور می‌کرد را در سال ۱۸۶۹به اتمام برسانند.
امروزه، ربات‌ها و سایر فناوری‌های پیشرفته، بسیاری از کارهای شاق در ساخت راه‌آهن را بر عهده گرفته‌اند. به عنوان مثال، در سال ۲۰۱۸، چین از ماشین خودرانی رونمایی کرد که می‌توانست ریل‌های قطارهای پرسرعت را با سرعت ۱٫۵ کیلومتر در روز نصب کند. تا سال ۲۰۲۱، دقت بهبود یافته و توانایی کار ۲۴ساعته در هفت روز هفته این ماشین، امکان نصب تا ۲ کیلومتر مسیر ریل خودکار را فراهم کرده بود.
به زودی، ربات‌ها توانستند توانمندی‌های خود را به کارهایی فراتر از نصب ریل گسترش دهند. در حال حاضر ربات‌ها قادر به انجام کارهایی چون جوشکاری، رنگ‌آمیزی و بازرسی هستند. همچنین می‌توانند تونل بزنند و بتن‌ریزی کنند.
اما تا همین اواخر، ربات‌ها قادر به ساخت سازه‌های هوایی برقی برای خطوط راه‌آهن پرسرعت نبودند. به گفته وانگ و همکارانش، این کار برای ماشین‌ها بسیار پیچیده بود و قادر به انجامش نبودند. ساختار سیم‌های گای، ستون‌ها و بازوها که به انتقال نیروی الکتریکی به قطارها کمک می‌کنند، به عنوان سیستم شبکه برق بالای سری (OCS) شناخته می‌شوند.
ساخت یک شبکه OCS برای راه‌آهن‌های پرسرعت شامل فرآیندهای پیچیده پیش‌مونتاژ بازوها و کابل‌های تعلیق، انتقال تجهیزات به محل کار، و نصب ستون‌های پشتیبانی و کابل‌های تعلیق است.
به گفته جیانگ ژهوا، از مهندسین تیم وانگ، نصب ستون‌ها و کابل‌های تعلیق، کارهایی بسیار خطرناک است که نیازمند کار در ارتفاعات و تحت شرایط پرتنش است. به عنوان مثال، برای نصب بازویی بر روی ستون نگهدارنده، ابتدا باید کارگر یک قرقره را به بالای ستون متصل کند، سپس با استفاده از یک طناب، بازویی را به زمین ببندد و آن را تا بالای ستون بالا بکشد.
این روش مستلزم هماهنگی چند کارگر بر روی زمین با کارگران روی ستون است. جیانگ در مقاله جداگانه‌ای که در همان مجله منتشر شد، می‌نویسد اگر در حین انجام اشتباهی پیش بیاید، نتیجه مرگبار است.
به گفته تیم وانگ، به دلیل خطرات و ماهیت کار، نصب یک شبکه OCS به پرزحمت‌ترین بخش پروژه‌های راه‌آهن پرسرعت تبدیل شده است.
بر اساس مقاله وانگ، برای مقابله با این مشکل، مهندسان راه‌آهن فناوری ساخت خودکار را ابداع کرده‌اند که از پلتفرم‌های مدیریت داده‌های دیجیتال و سیستم‌های هوشمند برای ذخیره‌سازی، پیش‌تولید، حمل‌ونقل و ساختوساز استفاده می‌کند.
سنسورهای خودکار، داده‌های بلادرنگ را از محل ساختوساز جمع‌آوری می‌کنند و سپس این داده‌ها به یک انبار هوشمند فرستاده می‌شوند، جایی که سیستم‌های ذخیره‌سازی و بازیابی خودکار مواد مورد نیاز را برای مونتاژ ستون‌ها، بازوها، آویزها و سایر اجزای مورد نیاز به یک کارخانه هوشمند می‌فرستند.
سپس قطعات نهایی توسط وسایل نقلیه خودران به محل ساختوساز منتقل می شوند. بازوهای رباتیک مجهز به حسگرها و دوربین‌ها، موقعیت قطعات را شناسایی می‌کنند و سپس آنها را بلند کرده و در جای صحیح خود قرار می‌دهند. اما به گفته مهندسان، حتی ربات‌ها هم در هنگام ساخت OCS با چالش‌هایی روبرو هستند. از جنبه‌های پیچیده‌تر کار نصب دقیق و هماهنگ تعداد زیادی سیم، ستون، بازو و سایر اجزا است.
محل نصب نیز ممکن است چالش‌های منحصر به فردی ایجاد کند – سطح ناهموار زمین ، موانع طبیعی، آب و هوای نامساعد یا عوامل دیگر می‌توانند روند نصب را مختل کند. ربات‌ها ممکن است در هنگام عبور از موانع یا تطبیق با تغییرات محیطی با مشکل روبرو شوند.
فرآیند نصب OCS همچنین به انواع مختلفی از سیستم‌های رباتیک هماهنگ نیاز دارد تا یکپارچه با هم کار کرده و نصب‌ها را تکمیل کنند.
راه حل این چالش‌ها هوش مصنوعی است
دانشمندان موفق شدند ربات‌های نصاب در محل ساختوساز را به توانایی استفاده از الگوریتم‌های تشخیص تصویر و استخراج ویژگی هدف برای برنامه‌ریزی مسیر بهینه قرار دادن بازوها (با دقت ۱ میلی‌متر) مجهز کنند.
به گفته مهندسان، هوش مصنوعی ربات‌ها را قادر می‌سازد تا در شرایط آب و هوایی نامساعد کار کنند. همچنین این ربات‌ها می‌توانند از نزدیک با هم کار کنند، به طوری که یکی از آنها قطعه را در موقعیت مناسب نگه دارد و دیگری گیره را محکم کند.
با کمک هوش مصنوعی، همین ربات‌ها نیز چندکاره‌تر شده‌اند و می‌توانند بین ایستگاه‌های کاری در حرکت باشند، پیچ‌ها را با گشتاورهای خاص تنظیم و سفت کنند و سپس به نقطه صفر برگردند و منتظر فرمان بعدی باشند.
به گفته گائو چی، یکی دیگر از مهندسان تیم وانگ، در انبار، تجهیزات مجهز به هوش مصنوعی مانند لیفتراک‌های هوشمند می‌توانند مواد را جمع‌آوری و حمل کنند. ماشین‌های خودکار برای تعمیر و نگهداری اتوماتیک خود برنامه‌ریزی شده و می‌توانستند ۲۴ ساعت شبانه روز کار کنند و وظایف مختلف مربوط به مواد ورودی و خروجی به انبار را با دقت بالا انجام دهند.
توانایی کنترل کیفیت انبار نیز بهبود یافته است. مواد ذخیره شده در انبار، مرتب شده و برای اسکن به یک اتاق تاریک منتقل می‌شوند. گائو می‌گوید که یک مدل شبکه عصبی ویژه، که حدود ۳۰ نوع از مواد مختلف را می‌شناسد، می تواند قبل از استفاده، ایرادات مواد را تشخیص دهد. او افزود که این فناوری کارایی انبار را بهبود بخشیده است و مواد را تا ۱۰ برابر سریعتر از انبارهای سنتی پردازش می کند.
تجهیزات خودکار و فناوری‌های دیجیتال می‌توانند به بهبود کیفیت، کارایی و ایمنی فرآیند ساخت و ساز کمک کنند و در عین حال عمر مفید مسیرهای ریلی پرسرعت را افزایش دهند.
به گفته مهندسان چینی، معرفی فناوری رباتیک در پروژه‌های راه‌آهن پرسرعت از این پتانسیل برخوردار است که با تعمیم کارایی و صرفه‌جویی در هزینه به سایر پروژه‌های زیرساخت حمل‌ونقل، اساساً نحوه ساختوساز زیرساخت‌ها را در چین و سایر کشورها تغییر دهد.
به گفته مهندسان تیم وانگ، ربات‌ها می‌توانند بدون نیاز به استراحت و بدون افت کارایی، تمام هفته‌ها به صورت شبانه روزی کار کنند. همچنین می‌توانند در مناطقی که با کمبود نیروی کار ماهر روبرو باشیم یا هزینه‌های نیروی کار سرسام‌آور باشد، اهمیت دوچندانی پیدا باشند.
دولت چین قصد دارد تا سال ۲۰۳۵ تمام شهرهای بزرگ و متوسط را با راه‌آهن پرسرعت به هم متصل کند. به همین منظور، طول شبکه موجود (در حدود ۴۲۰۰۰ کیلومتر) باید تقریبا دوبرابر شده و تونل‌ها و ایستگاه های مورد نیاز در مسیرها ساخته شود.
برای تحقق این هدف، شبکه‌های راه‌آهن پرسرعت باید عمدتاً توسط ماشین‌های مجهز به هوش مصنوعی(یک برنامه هوش مصنوعی که راه‌آهن پرسرعت هوشمند ۲٫۰ نامگذاری شده است) ساخته، راه‌اندازی و نگهداری شوند.
چین تنها کشوری نیست که در حال حاضر از ربات و اتوماسیون برای ساخت راه‌آهن پرسرعت استفاده می‌کند. به گفته یک دانشمند چینی که خواست نامش فاش نشود، استفاده گسترده چین از این فناوری‌ها و سرعت ساخت و ساز راه‌آهن” تحسین‌برانگیز و نشان دهنده پیشرفت قابل‌توجهی در زمینه زیرساخت‌های حمل و نقل است.”
وی افزود که چین به کشورهای دیگر در ساخت پروژه‌های راه‌آهن پرسرعت کمک می‌کند، اما استفاده از ربات‌ها در خارج از چین با چالش‌هایی مانند مقررات محلی، قوانین کار و هنجارهای فرهنگی مواجه است. مهم است که با دقت، به بافت منطقه توجه شود و با نهادهای محلی همکاری کنیم تا مطمئن شویم پروژه‌ها به گونه‌ای اجرا می‌شوند که از نظر اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی پایدار خواهند بود.
منبع: techchina