摘要：隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)體量的增長(zhǎng)和科技水平的提升，各地區(qū)的軌道交通體系也得到迅猛發(fā)展。而隨著軌道交通車輛的數(shù)量增多、行車頻次加大，給軌道交通安全管理工作帶來了更大的壓力。如何有效對(duì)所有軌道交通車輛和線路隧道進(jìn)行高效、高質(zhì)量的安全檢查是各城市軌道交通管理部門面臨的重要問題。智能巡檢技術(shù)是基于人工智能技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)所研發(fā)的新型監(jiān)測(cè)技術(shù)，將智能巡檢技術(shù)用于軌道交通安全管理中能夠提高巡檢效率和質(zhì)量，從而提高軌道交通體系的安全性，為城市公共交通提供更好的保障。同時(shí)采用智能巡檢技術(shù)還能夠減小工作人員的工作強(qiáng)度和工作壓力，實(shí)現(xiàn)軌道交通安全管理的自動(dòng)化轉(zhuǎn)型。該文針對(duì)智能巡檢技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，并對(duì)智能巡檢技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況加以研究，旨在助力提升城市軌道交通安全水平

關(guān)鍵詞：智能巡檢技術(shù)；軌道交通；應(yīng)用效果

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.051

中圖分類號(hào)：TP 242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-0-03

Analysis of the Application Effect of Intelligent Inspection Technology in Rail Transit

Abstract： With the improvement of China's economic scale and technological level in recent years， the rail transit system in various regions has also developed rapidly. With the increase in the number and frequency of rail transit vehicles， it has also brought greater pressure to the safety management of rail transit. How to effectively conduct efficient and high-quality safety inspections on all rail transit vehicles and line tunnels is an important issue faced by urban rail transit management departments. Intelligent inspection technology is a new monitoring technology developed based on artificial intelligence technology and automatic control technology. Applying intelligent inspection technology to rail transit safety management can improve inspection efficiency and quality， thereby enhancing the safety of the rail transit system and providing better protection for urban public transportation. Simultaneously adopting intelligent inspection technology can also reduce the workload and pressure of workers， thereby achieving the automation transformation of rail transit safety management. Therefore， this article analyzes the application effect of intelligent inspection technology in rail transit and studies the actual application of intelligent inspection technology， aiming to help improve the safety level of urban rail transit

Keywords： intelligent inspection technology; rail transit; application effect

0 引言

隨著我國城市軌道交通的快速發(fā)展，保障運(yùn)營安全、提高運(yùn)維效率成為行業(yè)面臨的重要課題。近年來，智能巡檢技術(shù)作為一種新興的運(yùn)維手段，在軌道交通這一領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。城市軌道交通作為現(xiàn)代城市的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著巨大的運(yùn)輸任務(wù)，隨著運(yùn)營里程的不斷延長(zhǎng)和乘客流量的持續(xù)增長(zhǎng)，軌道交通運(yùn)維面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工巡檢方式在效率、準(zhǔn)確性和安全性等方面已無法滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)維需求，而智能巡檢技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通設(shè)施的快速、全面巡檢，確保設(shè)施安全運(yùn)行。相較于傳統(tǒng)人工巡檢方式，智能巡檢技術(shù)具有較高的巡檢效率，可以節(jié)省大量人力物力，推動(dòng)軌道交通運(yùn)維模式由傳統(tǒng)的人工巡檢向自動(dòng)化、智能化運(yùn)維的轉(zhuǎn)型。

1 智能巡檢技術(shù)概述

智能巡檢技術(shù)是基于機(jī)器視覺、機(jī)器人控制、嵌入式計(jì)算、人工智能等核心技術(shù)開發(fā)的一種自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高應(yīng)急響應(yīng)能力，從而保障乘客安全。它通過高清二維/三維成像、音頻采集、自主導(dǎo)航、深度學(xué)習(xí)、數(shù)字孿生等技術(shù)手段對(duì)地鐵列車各部件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并形成檢測(cè)報(bào)表，用于運(yùn)維人員溯源分析。智能巡檢機(jī)器人可以自動(dòng)完成對(duì)列車各部件的檢測(cè)，無須人工干預(yù)，大大提高了巡檢效率，以此來減少人工巡檢的需求，節(jié)省運(yùn)維人員培訓(xùn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。隨著軌道交通網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，定期巡檢對(duì)于及早發(fā)現(xiàn)軌道列車的安全風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年我國軌道交通運(yùn)營里程達(dá)到8 708 km，同比增長(zhǎng)15.41%。采用傳統(tǒng)的人工巡檢方式在實(shí)時(shí)性、精確性和人力成本方面存在一定的局限性。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，智能巡檢技術(shù)將在軌道交通領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為我國城市軌道交通的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持[1]。

2 智能巡檢技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用

2.1 智能巡檢機(jī)器人的應(yīng)用

智能巡檢機(jī)器人作為一種自動(dòng)化的運(yùn)維技術(shù)裝備，可以在無人情況下進(jìn)行24 h全天候巡檢，確保軌道交通設(shè)施的安全運(yùn)行。通過對(duì)隧道、道床、鋼軌、扣件等基礎(chǔ)設(shè)施的自動(dòng)化巡檢，以及對(duì)車輛限界、設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能巡檢機(jī)器人可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高運(yùn)維效率。在智能巡檢機(jī)器人作業(yè)過程中，可以通過客戶端軟件在不同的瀏覽器或服務(wù)器上控制和監(jiān)控智能巡檢機(jī)器人的動(dòng)作。通過智能巡檢機(jī)器人對(duì)軌道交通設(shè)備進(jìn)行全方位、無死角的檢查，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備異常，確保軌道交通的安全運(yùn)營。

智能巡檢機(jī)器人的主要功能是沿著預(yù)定的行進(jìn)路徑，在客戶所指定的位置對(duì)車下的維修點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并運(yùn)用智能化的方式對(duì)車下部件運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行判斷，可適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、自動(dòng)化管理。智能巡檢機(jī)器人運(yùn)用先進(jìn)的傳感器、導(dǎo)航、定位技術(shù)和攝像頭等設(shè)備，結(jié)合人工智能算法實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)的設(shè)備，如果出現(xiàn)異常部位，會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)?，F(xiàn)如今，智能巡檢機(jī)器人在多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，尤其是那些對(duì)安全性、效率和精確度有高要求的場(chǎng)景，利用智能機(jī)械設(shè)備代替人工日常維護(hù)工作是當(dāng)前城市軌道交通維護(hù)保障工作的發(fā)展趨勢(shì)[2]。

2.2 智能巡檢系統(tǒng)

軌道智能巡檢系統(tǒng)包括拍攝系統(tǒng)、圖像存儲(chǔ)傳感器、融合中心、主服務(wù)器、圖像分析識(shí)別軟件等，是一種利用高科技手段提高軌道交通安全性的創(chuàng)新系統(tǒng)，這種智能感知巡檢模式可以自主識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，大大提升了安全管理的效率和準(zhǔn)確性。通過無人機(jī)和地下量子精密測(cè)量設(shè)備的配合，以及人工智能模型的實(shí)時(shí)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了巡檢過程的自動(dòng)化和智能化。相較于傳統(tǒng)的人工巡檢方式，智能巡檢系統(tǒng)大幅減少了對(duì)人力的需求，尤其是在高空和地下等特殊環(huán)境中，無人機(jī)和智能設(shè)備的應(yīng)用可以避免巡檢人員面臨的風(fēng)險(xiǎn)。且無人機(jī)具有視野開闊、巡檢速度快等優(yōu)勢(shì)，結(jié)合高精度測(cè)量技術(shù)和智能算法，能夠全面、準(zhǔn)確地識(shí)別設(shè)備安全隱患，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通保護(hù)區(qū)全方位、全天候的監(jiān)控，無論是地面還是地下，都可以做到無死角覆蓋，確保軌道交通運(yùn)營的安全性。軌道智能巡檢系統(tǒng)整合了低空智能巡檢和量子精密測(cè)量?jī)纱蠛诵募夹g(shù)。無人機(jī)負(fù)責(zé)低空實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地面情況，具有速度快、視野廣等優(yōu)勢(shì)，能夠自動(dòng)識(shí)別各種風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，如大型施工機(jī)械、車輛和違規(guī)操作等，從而提高軌道保護(hù)區(qū)安全管理效率。而量子精密測(cè)量技術(shù)則用于監(jiān)測(cè)地下情況，負(fù)責(zé)預(yù)警地下情況，確保地下安全，這兩者都裝備了智能算法大腦，通過分工協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道安全全方位監(jiān)控與預(yù)警。軌道檢查需要對(duì)鋼軌、連接件、道岔、枕木、軌座等進(jìn)行巡檢，并檢查有無異物侵入、軌道干擾等情況，工作人員需要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)間隔周期不超過1周。這種全空間智能感知巡檢系統(tǒng)不僅大幅減少了對(duì)人力的需求，提高了巡檢質(zhì)量，還為乘客安全出行提供了更堅(jiān)實(shí)的保障[3]。

2.3 圖像識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

圖像識(shí)別技術(shù)是智能巡檢系統(tǒng)的重要組成部分，通過對(duì)軌道交通設(shè)施的圖像采集、處理和分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施狀態(tài)的智能識(shí)別。例如，高清攝像機(jī)可以用于檢測(cè)車底的指針表計(jì)、數(shù)顯表等設(shè)備，自動(dòng)識(shí)別并上傳數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)生成報(bào)表和趨勢(shì)曲線，及時(shí)報(bào)警。通過對(duì)設(shè)備軸承溫度、管道泄漏、變壓器接頭溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以有效發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，提高運(yùn)維效率。軌道交通工務(wù)智能運(yùn)維可以提高運(yùn)維效率，它通過傳感器、圖像識(shí)別等技術(shù)對(duì)軌道設(shè)施和設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用算法分析大數(shù)據(jù)找出潛在故障，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估和故障預(yù)測(cè)。在地鐵站和列車內(nèi)，圖像識(shí)別技術(shù)可用于自動(dòng)識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)，如未經(jīng)授權(quán)的人員、可疑物品或異常行為，通過與安保人員進(jìn)行實(shí)時(shí)配合，提高軌道交通的安全性，并由工作人員對(duì)其數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行全面評(píng)估。與面掃描相機(jī)相比，線掃描相機(jī)可以連續(xù)捕捉移動(dòng)物體，且不會(huì)產(chǎn)生重疊區(qū)域，所以軌道智能巡檢系統(tǒng)采用線陣相機(jī)。圖像識(shí)別技術(shù)還可用于提升乘客服務(wù)體驗(yàn)，通過自動(dòng)識(shí)別人臉來加速安檢流程或者識(shí)別乘客需求，提供個(gè)性化的服務(wù)建議，如福建省首輛超級(jí)虛擬軌道列車所使用的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，將圖像識(shí)別技術(shù)和北斗定位技術(shù)結(jié)合，能夠感知地面上的虛擬軌道，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，并對(duì)乘客數(shù)量、流量進(jìn)行分析，幫助運(yùn)營部門更好地調(diào)配資源，優(yōu)化運(yùn)營策略[4]。

2.4 軌道巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用

截至2021年4月，我國城市軌道交通運(yùn)營總里程為

7 546.9 km，其中城市軌道交通營業(yè)線總長(zhǎng)度為6 280.8 km。由于軌道交通的運(yùn)營里程快速增長(zhǎng)，地鐵運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)問題日益凸顯，各級(jí)管理單位在對(duì)軌道、隧道、線路等設(shè)施的安全監(jiān)測(cè)中存在著很大壓力。檢查系統(tǒng)按檢查速度55 km/h、工作時(shí)間3 h計(jì)算，準(zhǔn)備和停放車輛接受檢查的時(shí)間大約為1 h。為了排除故障并消除問題、病害和隱患，保證相關(guān)設(shè)備及儀器在使用環(huán)境中的安全，工作人員需要利用自動(dòng)化檢測(cè)車輛或無人機(jī)進(jìn)行軌道監(jiān)測(cè)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌道狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，有助于提高鐵路運(yùn)輸?shù)男屎桶踩?，在保障列車運(yùn)行的安全的同時(shí)，也是現(xiàn)代鐵路交通管理中不可或缺的一部分。

3 智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用效果分析

3.1 提高檢修效率

隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)步、人工智能算法的優(yōu)化以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的升級(jí)，智能巡檢技術(shù)將在軌道交通領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。智能巡檢機(jī)器人可以自動(dòng)完成對(duì)相關(guān)項(xiàng)目的檢測(cè)，使一列地鐵列車檢測(cè)下來所需時(shí)間大幅縮短，提高了檢修效率。智能巡檢技術(shù)利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了軌道交通設(shè)備巡檢的自動(dòng)化、智能化，通過自動(dòng)識(shí)別、上傳、生成報(bào)表和趨勢(shì)曲線，智能巡檢機(jī)器人能夠快速反應(yīng)軌道交通設(shè)備的狀態(tài)，為運(yùn)維決策提供有力支持，提高運(yùn)維效率。此外，智能巡檢機(jī)器人搭載了高清可見光攝像機(jī)、紅外成像儀等設(shè)備，結(jié)合圖像識(shí)別技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，可以對(duì)軌道交通設(shè)備進(jìn)行精確的故障診斷。通過實(shí)時(shí)將巡檢數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程巡檢，降低了人工巡檢中可能出現(xiàn)的診斷失誤[5]。

3.2 降低人力成本

智能巡檢技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括列車車底關(guān)鍵部件的自主巡檢、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析、設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)等。目前，我國部分城市地鐵已開始試點(diǎn)應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人，如京港地鐵17號(hào)線次渠南停車場(chǎng)就率先試點(diǎn)應(yīng)用了列車智能巡檢機(jī)器人。由于傳統(tǒng)的軌道交通運(yùn)維工作人力成本較高，而智能巡檢技術(shù)的應(yīng)用可以大大節(jié)省人力物力，智能巡檢技術(shù)將在跨區(qū)域運(yùn)維、無人駕駛列車、運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)等方面得到應(yīng)用，為軌道交通行業(yè)提供更多技術(shù)支持。此外，智能巡檢機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡檢，可將巡檢后的數(shù)據(jù)能及時(shí)從監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心，完全實(shí)現(xiàn)無人化作業(yè)模式，進(jìn)一步節(jié)省了地鐵運(yùn)維工作中大量的人力、物力、成本。智能巡檢機(jī)器人能夠代替人工進(jìn)行重復(fù)性、高危險(xiǎn)性的巡檢工作，使運(yùn)維人員從煩瑣的巡檢任務(wù)中解脫出來，專注于其他關(guān)鍵任務(wù)。

3.3 保障乘客安全

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，智能巡檢技術(shù)將在軌道交通領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為我國城市軌道交通的快速發(fā)展提供有力支持。而在軌道交通運(yùn)作的過程中，智能巡檢技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高應(yīng)急響應(yīng)能力。例如，通過智能巡檢機(jī)器人搭載的紅外成像儀，可以對(duì)轉(zhuǎn)機(jī)軸承溫度、保溫蒸汽管道壓力、變壓器等設(shè)備的接頭溫度進(jìn)行測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，確保乘客安全。智能巡檢機(jī)器人能夠24 h全天候無死角地進(jìn)行故障排除，與人工巡檢相比，智能巡檢技術(shù)能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，為故障診斷和處理提供準(zhǔn)確的信息，提高了軌道交通的安全性，也推動(dòng)著軌道交通行業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著人工智能等技術(shù)的發(fā)展，智能巡檢機(jī)器人的智能化程度將不斷提高，可完成更復(fù)雜的運(yùn)維任務(wù)。目前，智能巡檢技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用效果顯著，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)軌道交通設(shè)施的安全隱患，對(duì)故障設(shè)備提前進(jìn)行維修和更換，提高了運(yùn)維效率、降低了人力成本、保障了運(yùn)營安全。未來，智能巡檢技術(shù)將與其他技術(shù)（如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等）進(jìn)一步融合，實(shí)現(xiàn)更高效、更智能的運(yùn)維管理，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，可以有效預(yù)防事故的發(fā)生，提高行車安全性。

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