馬 禎，賀文軒，楊 雪，張佳男，栗文韜，張萬鵬

0 引言

針對軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施開展檢測監(jiān)測可以實現(xiàn)故障診斷預(yù)測、環(huán)境態(tài)勢感測、設(shè)備狀態(tài)準(zhǔn)確評價、趨勢變化分析、突發(fā)災(zāi)害感知，有助于降低維修成本、提高維修效率，為軌道交通安全運營提供保障。目前國內(nèi)外對于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的檢測監(jiān)測大致分為固定監(jiān)測、移動檢測、人工檢查3 個方面。固定監(jiān)測包含定點監(jiān)測和自感知；移動檢測則是使用諸如軌道動態(tài)檢查車、鋼軌探傷車、波浪磨耗檢測車等移動檢測設(shè)備對基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)進(jìn)行檢測；人工周期巡查的手段包括目測和使用小型檢測設(shè)備檢測。鐵路電務(wù)、工務(wù)、供電分別建立了專業(yè)檢測監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的檢測監(jiān)測；通信各子系統(tǒng)網(wǎng)管、信號集中監(jiān)測、風(fēng)雨雪等氣象災(zāi)害監(jiān)測和地震預(yù)警監(jiān)測技術(shù)也取得了較大進(jìn)步，初步建立了供電6C、工務(wù)8M、信號集中監(jiān)測、通信各子系統(tǒng)網(wǎng)管等專業(yè)檢測監(jiān)測體系，并且成功研制并應(yīng)用專業(yè)檢查車、綜合巡檢車、高速綜合檢測列車和運營列車在線檢測等裝備，形成了一套檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和診斷結(jié)果應(yīng)用辦法，從而有效保障了客貨列車安全運營。運用軌檢車、探傷車、線陣相機等移動檢測設(shè)備，激光位移傳感器、精密水準(zhǔn)儀等固定監(jiān)測設(shè)備，可以對地鐵等軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施和沿線環(huán)境進(jìn)行全方位、全項目、全天候檢測，檢測內(nèi)容主要包括對災(zāi)害的監(jiān)測，對隧道和地面構(gòu)筑狀態(tài)的實時檢測，對接觸網(wǎng)、軌道、通信信號的周期性檢測。

2020年8月3日，國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)的《關(guān)于粵港澳大灣區(qū)城際鐵路建設(shè)規(guī)劃的批復(fù)》(發(fā)改基礎(chǔ)〔2020〕1238 號)提出深大城際鐵路(聚龍—機場北)、深惠城際鐵路(前海保稅區(qū)—坪地)、大鵬支線(龍城—新大)以地下隧道為主。深圳城際鐵路采用白天公交化運輸、夜間停輪集中維修的方式，天窗時間短；既往的建設(shè)中，各專業(yè)檢測監(jiān)測系統(tǒng)大多在運營期接入，各檢測監(jiān)測系統(tǒng)間的檢測應(yīng)用相互獨立存在一系列問題，如檢測數(shù)據(jù)無法共享進(jìn)行綜合分析、檢測天窗綜合利用率低、設(shè)備廠商不同、數(shù)據(jù)接口不一等；運維期人力投入成本較大，龐雜繁多的各專業(yè)檢測監(jiān)測系統(tǒng)的查看、復(fù)核消耗極大人力，降低運維檢修的效率。

針對深圳城際鐵路檢測監(jiān)測的需求特點，以安全和運維需求為導(dǎo)向，吸納鐵路、地鐵的檢測監(jiān)測經(jīng)驗，聚焦于運營期的深圳城際鐵路，在實現(xiàn)對動車組、軌道、隧道、大型客運站等關(guān)鍵設(shè)施服役狀態(tài)周期檢測和在線監(jiān)測的同時，為基礎(chǔ)設(shè)施運用、檢測、維修一體化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為各類設(shè)施、設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷、智能化運維提供支撐，為列車平穩(wěn)安全運行提供保障，提升列車運行品質(zhì)。在梳理深圳城際鐵路檢測監(jiān)測項點的基礎(chǔ)上，提出構(gòu)建面向工務(wù)、電務(wù)、供電、房建、移動裝備、環(huán)境災(zāi)害等專業(yè)的綜合性、一體化檢測監(jiān)測平臺，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，并將資源集中歸攏、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、信息綜合應(yīng)用，可以提高天窗利用率、提升運維檢修效率。

1 鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

為及時發(fā)現(xiàn)鐵路安全隱患，在鐵路技術(shù)發(fā)達(dá)的國家將高新技術(shù)融合應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施檢測，從而提高檢測能力和效率。例如，日本、德國、英國等都在積極探索推進(jìn)列車車載無人值守檢測設(shè)備的發(fā)展，從而實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施的高頻檢測[1]；日本、英國、意大利、法國綜合檢測列車技術(shù)較為成熟，基本上實現(xiàn)了對接觸網(wǎng)、軌道、信號和通信等基礎(chǔ)設(shè)施的等速檢測，同時還采用了隧道路基地質(zhì)雷達(dá)檢測車、鋼軌探傷車、巡檢車等進(jìn)行專項檢測[2-3]。

在維修管理方面，日本實行管、檢、修嚴(yán)格分離的模式，而德國和法國則采用管、 檢、修部分分離的模式，通過采用專業(yè)化隊伍和外委的方式來進(jìn)行檢修作業(yè)，并且引入了全生命周期管理理念[4]。

在檢測裝備方面，鐵路技術(shù)較為成熟的國家在高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測方面都采用了綜合檢測車、專業(yè)檢查車[5]，同時為實現(xiàn)移動與固定設(shè)備、自然災(zāi)害侵入限界等的安全監(jiān)測，在鐵路沿線部署在線監(jiān)測裝置，有效利用超聲波、紅外、激光、聲學(xué)、無人機等智能傳感技術(shù)與動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，對基礎(chǔ)設(shè)施及其關(guān)鍵部件技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢測監(jiān)測[6]。

在數(shù)據(jù)運用方面，數(shù)據(jù)的高效利用也會對鐵路安全系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響，鐵路技術(shù)較為成熟的國家為匯集所有檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)，搭建了統(tǒng)一的綜合信息管理分析平臺[7]，在此平臺可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，進(jìn)而用于指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修，便于提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備運用存在的安全隱患。預(yù)檢測在保障鐵路安全方面發(fā)揮著重要作用，通過分析設(shè)備技術(shù)狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防式維修養(yǎng)護(hù)，不但可以避免事故，又極大程度地節(jié)約了維修成本。此外，可以利用數(shù)據(jù)預(yù)測基礎(chǔ)設(shè)施演變規(guī)律，分析線路狀態(tài)，并以此作為決策基礎(chǔ)。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在維修管理方面，我國提出了“檢、養(yǎng)、修”分開的維護(hù)管理模式[8]，將技術(shù)管理專業(yè)化和生產(chǎn)組織綜合一體化統(tǒng)一起來，滿足我國高速鐵路高質(zhì)量、高效率的發(fā)展要求。

在檢測裝備方面，我國通過在地面安裝沉降自動化監(jiān)測系統(tǒng)、斷軌監(jiān)測設(shè)備、風(fēng)雨雪監(jiān)測設(shè)備、橋梁健康監(jiān)控系統(tǒng)等，來監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備的狀態(tài)[9]。同時，我國也開發(fā)了用于基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)檢測的各種檢測車。從專業(yè)檢測車(如接觸網(wǎng)檢測車、軌道檢測車、通信信號檢測車)到安全綜合檢測車，再到高速綜合檢測列車，我國的高速綜合檢測列車技術(shù)和應(yīng)用快速發(fā)展。在檢測內(nèi)容方面，由以前的專項檢測發(fā)展為多專業(yè)綜合檢測；在檢測速度方面，檢測速度逐步接近運營列車同等速度水平；在檢測要求方面，以前僅要求運營安全發(fā)展，現(xiàn)在不僅要保證運營安全，還應(yīng)該達(dá)到指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)維修、動態(tài)資產(chǎn)管理等要求[10]。針對軌道檢測，我國軌道檢測技術(shù)已經(jīng)自成一體，以檢測系統(tǒng)的不同類型來看，分為GJ3，GJ4和GJ5共3種類型，其中檢測設(shè)備的最高檢測速度達(dá)到200 km/h，GJ4，GJ5成為我國軌道檢測的頂梁柱[11]。

在數(shù)據(jù)運用方面，數(shù)據(jù)資源共享是提高資源利用率的一項關(guān)鍵技術(shù)，我國采用云技術(shù)中虛擬機、Dock、微服務(wù)等先進(jìn)技術(shù)，解決了傳統(tǒng)的鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)無法共享的問題[12]；自主設(shè)計的鐵路視頻資源匯聚平臺用視頻匯聚技術(shù)實現(xiàn)綜合視頻和國標(biāo)視頻系統(tǒng)間視頻資源的匯聚互通[13]。數(shù)據(jù)的處理也關(guān)系著檢測的效率，其中處理數(shù)據(jù)的算法便成為了一大突破口。我國自主設(shè)計改進(jìn)了優(yōu)秀的檢測算法，其中，改進(jìn)的卷積神經(jīng)網(wǎng)PVANET[14]極大地提高了視頻檢測能力；基于雷達(dá)的障礙物檢測算法[15]也一定程度上提高了異物檢測的精準(zhǔn)度；利用基于云邊協(xié)同技術(shù)的系統(tǒng)機構(gòu)去處理視頻圖像，使得傳輸速率和處理速度都有很大的提升[16]。

從國內(nèi)外基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀看，各專業(yè)的檢測監(jiān)測系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)展較為完善，但是缺乏集成多專業(yè)檢測監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備的綜合一體化平臺，難以實現(xiàn)各專業(yè)檢測數(shù)據(jù)的時空同步，跨專業(yè)信息不能共享，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 各檢測監(jiān)測專業(yè)分析

深圳城際鐵路檢測監(jiān)測根據(jù)專業(yè)不同可分為：隧道、軌道、接觸網(wǎng)及變電設(shè)備、通信信號、站房、動車組移動裝備、災(zāi)害、環(huán)境。通過各專業(yè)檢測設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，上傳至各專業(yè)檢測監(jiān)測系統(tǒng)或直接接入智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺。

2.1 隧道

深圳城際鐵路客流量大、行車密度大，列車高頻周期疲勞荷載加劇了對隧道工程結(jié)構(gòu)的疲勞破壞，因而隧道檢測為深圳城際鐵路檢測的重點。

隧道的檢測監(jiān)測重點聚焦于襯砌表觀(腐蝕、裂縫、變形、空洞、掉塊、結(jié)構(gòu)病害等)，隧道內(nèi)路基沉降、上拱、變形，隧道內(nèi)滲漏水，隧道內(nèi)吊裝設(shè)備的震動監(jiān)測等。對于隧道襯砌表觀，應(yīng)采用隧道襯砌表觀檢測車、基礎(chǔ)設(shè)施綜合檢測車對隧道襯砌表觀進(jìn)行大范圍定期巡檢，采用手推隧道檢測小車進(jìn)行小范圍巡檢，復(fù)合使用三維激光掃描儀深入探測襯砌結(jié)構(gòu)，進(jìn)行局部精檢。對于隧道內(nèi)路基沉降、上拱、變形，重點運用在線監(jiān)測設(shè)備，如靜力水準(zhǔn)儀、無線智能傾角器等傳感器進(jìn)行實時監(jiān)測；對于長大隧道，可采用基于光纖布拉格光柵(FBG)感測技術(shù)、分布式光纖振動感測技術(shù)，輔以波長探測器，實現(xiàn)隧道壓力、溫度、吊裝設(shè)備震動、變形等多角度變量感測。隧道內(nèi)的滲漏水可采用滲水在線監(jiān)測傳感器進(jìn)行檢測。

2.2 軌道

深圳城際鐵路軌道檢測監(jiān)測聚焦于軌道安全參數(shù)、軌道動態(tài)幾何、軌道穩(wěn)定參數(shù)、無砟軌道砂漿粘結(jié)狀態(tài)、鋼軌磨耗與斷裂、線路設(shè)備表面狀態(tài)(鋼軌表面、扣件、軌枕等圖像信息)等項點，應(yīng)堅持“動、靜態(tài)檢查相結(jié)合，結(jié)構(gòu)檢查與幾何尺寸檢查并重”的原則。軌道的動態(tài)檢查應(yīng)以軌道檢查車、綜合檢測車和探傷車檢測結(jié)果為主要依據(jù)，對軌道動態(tài)幾何、軌道狀態(tài)等進(jìn)行檢測；在正線運營的列車上采用搭載式輪軌與弓網(wǎng)關(guān)系檢測系統(tǒng)作為動態(tài)檢查的輔助手段。

此外，隨著城際鐵路運行時間增長，鋼軌疲勞程度增大，鋼軌斷裂風(fēng)險日益提升。定期探傷巡檢是目前工務(wù)部門對鋼軌檢測的主要手段，定期探傷巡檢極其耗費人力物力，若沒有提前發(fā)現(xiàn)和及時處置，可能給運營列車帶來安全風(fēng)險。為實現(xiàn)鋼軌斷裂風(fēng)險的實時監(jiān)測，可通過以超聲導(dǎo)波監(jiān)測技術(shù)為主，載波信號監(jiān)測技術(shù)為輔實現(xiàn)實時監(jiān)測。道岔是線路的薄弱環(huán)節(jié)，有必要采用渦流探傷設(shè)備，用于檢測鋼軌及道岔的表面缺陷，與超聲波檢測方法形成互補，實現(xiàn)鋼軌及道岔的全面檢測和評估。

2.3 接觸網(wǎng)及變電設(shè)備

深圳城際鐵路接觸網(wǎng)的檢測監(jiān)測要點在于接觸網(wǎng)參數(shù)(接觸導(dǎo)線高度、接觸網(wǎng)電壓、網(wǎng)側(cè)電流、離線火花、弓網(wǎng)接觸力、硬點、拉出值等)、接觸懸掛部件、受電弓滑板、牽引變電所、特殊斷面以及特殊地點(隧道口、車站咽喉、接觸網(wǎng)線岔、動車庫進(jìn)出線、分相關(guān)節(jié))的接觸網(wǎng)狀態(tài)。變電設(shè)備的檢測監(jiān)測主要是對電氣設(shè)備的動環(huán)監(jiān)控、安全防護(hù)監(jiān)控、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、視頻監(jiān)控等，其檢測監(jiān)測要點包括局部放電、設(shè)備溫度、儀表狀態(tài)、刀閘狀態(tài)等。一般采用以下方法對接觸網(wǎng)各參數(shù)以及變電設(shè)備進(jìn)行檢測監(jiān)測：①可通過綜合檢測車或接觸網(wǎng)綜合檢測車完成高速弓網(wǎng)關(guān)系的綜合性線路實速的檢測，獲得接觸網(wǎng)的參數(shù)與狀態(tài)；②將接觸網(wǎng)安全巡檢系統(tǒng)安裝在列車上，通過對接觸網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行視頻采集，進(jìn)而對接觸懸掛部件的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行分析；③將接觸網(wǎng)檢測設(shè)備安裝在列車上進(jìn)而實現(xiàn)對接觸網(wǎng)狀態(tài)的動態(tài)檢測；④將接觸網(wǎng)懸掛狀態(tài)檢測監(jiān)測系統(tǒng)安裝于接觸網(wǎng)作業(yè)車上，對接觸網(wǎng)幾何參數(shù)和接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)的零部件進(jìn)行周期性檢測，特別是位于腕臂區(qū)域的零部件，需對其進(jìn)行高分辨率成像檢測；⑤將受電弓滑板高清視頻監(jiān)測系統(tǒng)加裝在車站，并在特殊斷面和地點(隧道口、車站咽喉、接觸網(wǎng)線岔、動車庫進(jìn)出線、分相關(guān)節(jié))加裝接觸網(wǎng)視頻監(jiān)測系統(tǒng)，對受電弓滑板的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測；⑥對于牽引變電所內(nèi)的變電設(shè)備，通過加裝巡檢機器人、視頻、熱成像儀等各類傳感器，達(dá)到對所內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)、局部放電、環(huán)境等的無人監(jiān)測。

2.4 站房

深圳城際鐵路的站房以地下站敷設(shè)為主，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，主要關(guān)注5 項監(jiān)測內(nèi)容：構(gòu)件應(yīng)力、軸力及孔隙水壓力監(jiān)測，位移監(jiān)測，混凝土裂縫監(jiān)測，地震監(jiān)測，爆炸沖擊波監(jiān)測?？赏ㄟ^在站房安裝各類檢測壓力、應(yīng)力、位移的傳感器設(shè)備，實現(xiàn)站房框架結(jié)構(gòu)狀態(tài)的實時監(jiān)測。

2.5 信號

信號監(jiān)測應(yīng)聚焦于電源屏、道岔、軌道、信號機等信號設(shè)備的模擬量、開關(guān)量、報警信息以及環(huán)境溫濕度信息的監(jiān)測，通過布設(shè)相應(yīng)傳感器，采集監(jiān)測信息。

2.6 災(zāi)害

針對深圳城際鐵路的災(zāi)害預(yù)防，應(yīng)重點關(guān)注如何預(yù)防火災(zāi)以及局部區(qū)域的水災(zāi)。全線車站、區(qū)間隧道、運用所內(nèi)都應(yīng)進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測及報警，應(yīng)安裝火災(zāi)報警主機、吸氣式探測主機、消防專用電話系統(tǒng)、感溫光纖主機、各類火災(zāi)探測設(shè)備、現(xiàn)場回路總線、消防聯(lián)動控制盤等，并將數(shù)據(jù)上傳至火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。

客站入口區(qū)、客站梯口區(qū)、正線軌道區(qū)、段場停車區(qū)等低洼車站出入站口、隧道區(qū)間都應(yīng)進(jìn)行水災(zāi)監(jiān)測及報警，視現(xiàn)場情況安裝水位計，并于隧道口及出入站口地面部分安裝雨量傳感器，將積水監(jiān)測值、局地雨量值上傳至水位監(jiān)測及警示系統(tǒng)。

2.7 環(huán)境

位于地面的車站、動車段所、停車場附近人員活動密集，易發(fā)生入侵行為，應(yīng)對此類地上場所通過布設(shè)振動光線/電子圍欄、雷達(dá)、攝像頭等設(shè)備進(jìn)行周界入侵監(jiān)測報警，并將波形圖、點云數(shù)據(jù)、視頻等信息上傳至云腦平臺，再由大數(shù)據(jù)平臺層對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后進(jìn)行入侵診斷，推送報警信息至周界入侵報警系統(tǒng)，并進(jìn)一步處置。

3 平臺架構(gòu)

智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺重點檢測監(jiān)測軌道、路基、隧道、接觸網(wǎng)、站房、變電所、通信信號、移動裝備、火災(zāi)、環(huán)境等專業(yè)，以標(biāo)準(zhǔn)體系、安全保障體系為支撐，包括感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)資源層、大數(shù)據(jù)平臺層、應(yīng)用層。其核心云腦平臺則承載著數(shù)據(jù)資源層與大數(shù)據(jù)平臺層大幅提升數(shù)據(jù)資源利用率，不僅統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)清洗服務(wù)，也建立統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)匯集與共享服務(wù)。最終采集的數(shù)據(jù)和智能分析結(jié)果通過云腦平臺的共享服務(wù)推送至相關(guān)檢測、預(yù)警系統(tǒng)。智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺總體架構(gòu)Fig.1 Overall architecture of intelligent detection and monitoring platform

（1）感知層?？梢詫崿F(xiàn)對檢測監(jiān)測對象的狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取基礎(chǔ)設(shè)施的實際物理參數(shù)和圖像數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，包括移動檢測設(shè)備、固定監(jiān)測傳感器、日常檢測設(shè)備等前端設(shè)備。按檢測方式可以分為綜合巡檢、專業(yè)檢測、搭載式檢測、定點監(jiān)測、自感知、專項檢測、常規(guī)檢查等方式。

（2）傳輸層。由北斗衛(wèi)星、互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)和專網(wǎng)組成。其作用是將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆颇X平臺，最后形成數(shù)據(jù)資源。

（3）數(shù)據(jù)資源層。主要用于數(shù)據(jù)存儲，包括檢測數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)等，為決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以原始數(shù)據(jù)的形式存儲在云腦平臺。

（4）大數(shù)據(jù)平臺層。通過云腦平臺提供的大數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的抽取、清洗和轉(zhuǎn)換等預(yù)處理，通過大數(shù)據(jù)算法庫提供的算法進(jìn)行故障診斷、災(zāi)害報警、健康評估、病害綜合分析等智能分析；引入專家知識庫，多參數(shù)綜合評估，追蹤定位病害源頭，輔助決策。

（5）應(yīng)用層。將采集的數(shù)據(jù)和智能分析結(jié)果應(yīng)用于隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)、路基狀態(tài)、軌道狀態(tài)等基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測，移動裝備監(jiān)控火災(zāi)、周界入侵、線路環(huán)境等災(zāi)害、環(huán)境監(jiān)測，并通過云腦平臺提供數(shù)據(jù)綜合共享和數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)。此外，在應(yīng)用中采用分圖層管理、顯示，將同一設(shè)備及關(guān)聯(lián)設(shè)備的檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)分圖層統(tǒng)一顯示。

綜合深圳地鐵維修中心的調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各專業(yè)檢測監(jiān)測系統(tǒng)大多在運營期接入，在建設(shè)期未納入建設(shè)范疇，導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)備廠商不同、數(shù)據(jù)接口不一等問題，因此需要構(gòu)建智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺標(biāo)準(zhǔn)體系，將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)規(guī)范化、接口規(guī)范化。智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺應(yīng)與前端監(jiān)測、檢測、巡檢等設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)化，與接入的檢測監(jiān)測系統(tǒng)包括周界入侵報警系統(tǒng)、機房電源動態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，與外部平臺(云腦平臺等)的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)化?？紤]到數(shù)據(jù)融合分析需要，平臺依照“應(yīng)采盡采，能采就采”的原則采集檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)，并預(yù)留應(yīng)用功能擴(kuò)展的條件。此外，用戶在平臺上可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用。

4 數(shù)據(jù)架構(gòu)與功能架構(gòu)

4.1 數(shù)據(jù)架構(gòu)

利用基礎(chǔ)設(shè)施綜合檢測車[17]、靜力水準(zhǔn)儀、分布式光纖、壓力應(yīng)力位移傳感器等前端采集設(shè)備，產(chǎn)生形變應(yīng)力、軌溫等基礎(chǔ)檢測數(shù)據(jù)和震動波形圖等基礎(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗、閾值告警、深度學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)處理，剔除無效數(shù)據(jù)，挖掘出襯砌病害、線路環(huán)境異常報警等設(shè)施病害、報警數(shù)據(jù)，形成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層，作為檢測監(jiān)測綜合一體化平臺的輸出，節(jié)約運維人員的時間、發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖2所示。

智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺通過前端設(shè)備采集到檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過內(nèi)網(wǎng)傳輸至云腦平臺。借助云腦平臺提供的計算資源、存儲資源將數(shù)據(jù)信息化、知識化，具體則是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、對比分析、趨勢分析、關(guān)聯(lián)分析，最后輸出故障診斷、故障預(yù)測、健康評估和演變規(guī)律等客觀準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析結(jié)果。通過云腦平臺，提供數(shù)據(jù)共享和發(fā)布服務(wù)。其中，將火災(zāi)報警、部分線路隧道口的周界入侵報警、基礎(chǔ)設(shè)施病害報警等影響行車安全的數(shù)據(jù)共享給智能調(diào)度，智能調(diào)度可以避免多頭指揮導(dǎo)致的反應(yīng)遲緩和信息失真等現(xiàn)象，將智能分析結(jié)果反饋至運維系統(tǒng)，運維系統(tǒng)執(zhí)行快速復(fù)核、確認(rèn)和維修及應(yīng)急處置，實現(xiàn)檢測監(jiān)測系統(tǒng)與運維系統(tǒng)的聯(lián)動。智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺數(shù)據(jù)交互如圖3所示。

圖3 智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺數(shù)據(jù)交互Fig.3 Data interaction of intelligent detection and monitoring platform

4.2 功能架構(gòu)

智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺包括基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測、移動裝備監(jiān)測、災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測4大模塊。其中，基礎(chǔ)設(shè)施按照專業(yè)分為工務(wù)、供電、通信信號、房建，分別包括隧道襯砌檢測、隧道內(nèi)吊裝設(shè)備震動監(jiān)測，隧道內(nèi)基地沉降、變形監(jiān)測，軌道檢測、鋼軌斷裂監(jiān)測，道岔探傷，供變電設(shè)施及基礎(chǔ)網(wǎng)監(jiān)測、無人值守牽引變電所輔助監(jiān)控，站房框架結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，信號集中監(jiān)測，多專業(yè)綜合分析，基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)病害研判等功能；移動裝備監(jiān)測包括動車組地對車運行安全監(jiān)控、動車組運行安全綜合分析管理、動車組車載信息地面監(jiān)測及應(yīng)用等功能；災(zāi)害監(jiān)測包括火災(zāi)監(jiān)測與自動報警、水位監(jiān)測與警示等功能；環(huán)境監(jiān)測包括周界入侵監(jiān)測等功能。智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺功能架構(gòu)如圖4所示。

圖4 智能檢測監(jiān)測綜合一體化平臺功能架構(gòu)Fig.4 Functional architecture of intelligent detection and monitoring platform

5 結(jié)束語

經(jīng)過對國內(nèi)外鐵路及地鐵檢測監(jiān)測現(xiàn)狀以及對深圳城際鐵路的調(diào)研，梳理了基礎(chǔ)設(shè)施、移動裝備、災(zāi)害、環(huán)境檢測監(jiān)測專業(yè)及檢測監(jiān)測設(shè)備。以數(shù)據(jù)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化為原則，融合相關(guān)設(shè)備、各專項系統(tǒng)，設(shè)計智能檢測監(jiān)測一體化平臺，梳理數(shù)據(jù)架構(gòu)、檢測監(jiān)測綜合一體化平臺與運維及調(diào)度的關(guān)系架構(gòu)，整合各專業(yè)檢測監(jiān)測需求，打通專業(yè)隔離，提升了維修水平、安全防護(hù)能力。