城市軌道交通控制保護區巡檢模式研究

廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010

城市軌道交通具有運量大、安全、準時等特點，發展城市軌道交通是緩解城市交通擁堵的重要途徑。截至2019年12月31日，我國內地累計有40個城市開通城軌交通運營線路共計6730.27km，其中地鐵占比為77.07%。在城市軌道交通快速發展的同時，其沿線的城市建設對軌道交通結構的運營安全也產生了重大影響。為強化安全管理，全國各個城市也相繼制定了軌道交通控制保護區管理的相關規定，加大了軌道交通沿線工程的施工管理力度。

雖然各級部門陸續出臺了一系列監督管控措施，但是軌道交通運營線路面臨越來越多的安全威脅及隱患。在軌道交通控制保護區內未經軌道交通保護部門審批允許的鉆探、穿越、卸載堆載、抽取地下水、上蓋、樁基礎、土方施工等違規作業行為層出不窮，出現了多期該類違規作業導致地鐵隧道結構被打穿，出現裂縫、變形等影響正常運行的案例，可見目前我國城市軌道交通控制保護區管理面臨的形勢十分嚴峻。為確保軌道交通設施的運營安全，及時發現控制保護區內的違規作業，需進行控制保護區的巡檢，同時為了提高巡檢工作的效率和質量，降低企業成本，需對巡檢的模式展開研究。

1 城市軌道交通保護現狀

為防止軌道交通沿線一定區域內的違規施工作業行為，確保軌道交通的安全運營，住房和城鄉建設部、交通運輸部等主管部門頒發了一系列管理辦法及規章制度，如《城市軌道交通結構安全保護技術規范》（CJJ/T 202—2013）、《城市軌道交通運營管理規定》等，對地鐵控制保護區的定義、保護范圍、管理內容、沿線施工行為等均作出了明確闡述，隨后全國各個城市也相繼制定了地鐵控制保護區管理的相關規定。我國主要城市的軌道交通控制保護區管理工作情況如表1所示。

表1 我國主要城市的軌道交通控制保護區管理工作情況

2 控制保護區巡檢模式

2.1 人工現場巡檢

人工現場巡查是當前各大城市軌道交通控制保護區巡檢的主要方式，主要以步行、文字記錄、錄音及拍照等形式發現巡查過程中的問題，然后集中報送上級管理部門。人工巡查的主要不足為工作量及投入較大，但是巡查效率較低，巡查結果往往難以覆蓋所有區域，存在一些巡查遺漏的情況等，同時巡查人員自身素質、專業素養等因素對巡查結果的影響較大。為了解決專職巡檢執法隊伍人員數量不足的問題，部分城市開啟了專兼職相結合的巡檢模式，招聘兼職人員、發動公眾人員參與到軌道交通的日常巡檢工作之中。為實現城市軌道交通控制保護區巡檢的規范化、標準化及信息化，GIS、GNSS及移動互聯網等技術被應用于輔助人工巡查。對城市軌道交通建設的基礎資料如線路、區間、車站、附屬物等進行GIS數據加工及數據庫建設，可形成關于城市軌道交通控制保護區的專題地圖，進而可以構建一套保護區巡查執法智能管理系統。巡查人員通過配套手持終端如智能手機等全面記錄違規現場場景，同時結合GNSS定位技術確定違規行為的位置，并通過移動網絡對違規事件進行實時一鍵上報，便于上級管理部門及時處理。

2.2 車載移動實景巡檢

針對人工巡檢存在的不足，如何充分利用先進的技術手段實現軌道交通控制保護區的自動化及智能化巡檢是一個亟待解決的問題。相關研究學者及軌道交通保護部門也提出了一些新的巡檢模式，這其中就包括車載移動實景巡檢。車載移動測量技術融合了GNSS、慣性導航、CCD成像及激光掃描等技術，可以快速地獲取城市空間信息。在具備行車條件的城市軌道交通控制保護區范圍內，利用車載移動實景快速獲取軌道交通沿線的點云及影像數據，然后對所采集的數據采用后處理算法，可及時發現違規作業行為并進行處理。與人工巡檢相比，該模式可提高城市軌道交通控制保護區巡檢的效率，但是在車輛難以到達的區域，則無法運用該模式進行巡檢。

2.3 無人機輔助巡檢

無人機技術近年來得到了快速發展，在多個行業得到了廣泛的應用。具有結構簡單、成本低、機動靈活等優點的輕型無人機通過搭載各種重量輕、體積小、探測精度高的傳感器，再與人工智能技術相結合，為自動化、智能化的軌道交通控制保護區巡檢提供了新的思路。軌道交通作為線狀工程，非常適合使用旋翼無人機或固定翼無人機沿保護區進行地表影像的快速采集。無人機根據規劃的航線采集軌道交通沿線影像數據，可對控制保護區內的施工項目、作業行為及外部環境等進行遠程監管。對于采集的影像數據，利用人工智能技術對其進行訓練，可實現城市軌道交通控制保護區內違規作業目標的自動識別，通過地理信息平臺及無人機攝影時的GNSS位置信息可實現違規行為的自動預警和快速定位。目前廣州、重慶的軌道交通保護部門展開了無人機輔助的保護區巡檢試驗。無人機輔助巡檢模式能有效減少巡檢人員的數量，實現質量標準的統一，節約企業成本，提高巡檢效率。同時相比于車載移動實景巡檢，無人機輔助巡檢具有空中優勢，有助于發現更多控制保護區內的違規行為。

2.4 智能視頻監控巡檢

無論是車載移動實景巡檢還是無人機輔助巡檢，雖然提高了巡檢的自動化程度，但仍主要是進行周期性的巡檢，無法實現全天候的不間斷實時巡檢。隨著物聯網、大數據、云存儲及人工智能等現代化技術的快速發展，以網絡化、高清化、集成化及智能化等為特征的智能視頻監控技術得到了快速發展。在軌道交通線網保護及安全運營需求不斷提升的情況下，智能視頻監控技術在軌道交通控制保護區管理中具有廣泛的應用前景。依托智能視頻監控技術構建一套控制保護區路面智能監控系統，對于實現軌道交通保護區安全隱患的及時發現、快速處置及動態監管具有重要意義。通過利用軌道交通沿線的既有視頻監控系統或新建監控基礎設施，可適應軌道交通沿線復雜多樣的環境，實現控制保護區的實時可視化遠程巡檢。同時，可結合深度學習等人工智能技術，對視頻監控系統拍攝的影像進行實時分析，從而實現違規作業行為的實時自動識別與處理。采用智能監控系統可實現全天候、全方位的安全巡檢，通過對軌道交通沿線安全狀態進行實時把控，不僅可實現事件信息采集的精確化、信息傳遞過程的網絡化、監督管理過程的實時化，還可降低企業成本，提高部門管理水平和工作效率，提升軌道交通安全運營保障能力。

3 結束語

文章從城市軌道交通安全運營角度出發，結合軌道交通控制保護區的規定及主要城市的軌道交通控制保護區管理情況，論述了主要控制保護區內違規事件的巡檢模式。人工現場巡查雖是當前的主要模式，但是存在諸多不足，效率更高的車載移動實景巡檢、無人機輔助巡檢及智能視頻監控巡檢等模式為巡檢提供了新思路。隨著人工智能技術的快速發展，自動化、智能化的城市軌道交通控制保護區巡檢模式必將成為主流。