中日韓運營鐵路隧道檢測技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

王 勇，安哲立，，*，馬偉斌，鄭澤福，郭小雄

(1.中國鐵道科學研究院，北京 100081；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081)

0 引言

交通基礎設施建設是經(jīng)濟發(fā)展的基礎，隨著我國交通基礎設施建設持續(xù)發(fā)展，鐵路隧道規(guī)模也不斷攀升。截至2020年底，我國投入運營鐵路隧道16 798座，總長19 630 km；在建鐵路隧道2 746座，總長約6 083 km；規(guī)劃鐵路隧道6 395座，總長16 325 km[1]，運營、在建和規(guī)劃中的鐵路隧道均居世界首位。由于設計不當、施工不規(guī)范、管理不嚴格、隧道周邊環(huán)境不確定以及材料自身缺陷等原因，隧道在建設過程中易形成質量缺陷，在內(nèi)外因素耦合作用下發(fā)展成為隧道病害，威脅行車安全，降低隧道使用壽命。檢測作為運營期隧道狀態(tài)信息獲取的最主要方式，是發(fā)現(xiàn)隧道安全隱患、評估隧道服役性能、制定養(yǎng)護維修策略的基礎，對保障隧道運營安全至關重要。

韓自力等[2]探討了我國鐵路隧道狀態(tài)感知體系，提出了隧道狀態(tài)綜合感知技術體系的基本框架; 馬偉斌等[3]、許學良等[4]研究了鐵路隧道全生命周期檢測、監(jiān)測體系，提出了平臺化管理及動態(tài)檢測的模式，分析了鐵路隧道既有檢測、監(jiān)測及評估現(xiàn)狀，提出了針對性整治技術; 安哲立等[5]針對川藏鐵路特殊環(huán)境，對建設期隧道檢測技術進行了優(yōu)化配置，提出了適用于川藏鐵路的隧道檢測建議。

以上研究均為我國鐵路隧道檢測技術體系發(fā)展提供了思路，為新技術應用提供了建議。但我國運營鐵路隧道總體規(guī)模巨大，對隧道檢測提出了更多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)隧道檢測方式依賴人工、效率低下，先進檢測技術普及程度不高，難以滿足大規(guī)模運營隧道檢測及時、高效的需求。各檢測項目之間彼此獨立，關聯(lián)較少，多個檢測項目彼此約束、相互印證的檢測模式及相關技術發(fā)展尚不成熟。同時，檢測作業(yè)標準化程度低，缺乏統(tǒng)一的判釋標準，使得檢測結果差異較大，無法對隧道服役狀態(tài)進行準確、全面、客觀的評價。在檢測頻率方面，既有檢測周期固定，尚未形成基于隧道狀態(tài)的動態(tài)周期檢測。數(shù)據(jù)處理、分析與管理剝離，數(shù)據(jù)運轉效率不高且數(shù)據(jù)可應用性差、應用率低。

綜上所述，發(fā)展多技術協(xié)同的快速綜合檢測手段，建立統(tǒng)一標準的處理、分析及評估模式，構建基于平臺一體化管理的隧道檢測技術體系對我國大規(guī)模運營鐵路隧道檢測具有重要意義。

日本、韓國在鐵路隧道檢測領域各有優(yōu)勢，在中日韓鐵路研究互有合作的背景下，本文對中日韓隧道檢測技術進行調(diào)研和梳理，分析隧道檢測技術的發(fā)展方向，提出適用于我國大規(guī)模運營鐵路隧道的檢測模式。

1 運營鐵路隧道常規(guī)檢測方式概述

1.1 檢查制度

鐵路隧道檢查包括對隧道及其附屬設施的檢測以及對隧道狀態(tài)、功能的核查。運營鐵路隧道檢測是鐵路隧道檢查的一部分，通過直接或間接的方式發(fā)現(xiàn)隧道缺陷及病害，獲取隧道狀態(tài)信息。

1.1.1 中國鐵路隧道檢查制度

中國運營鐵路隧道檢查包括經(jīng)常檢查、定期檢查、臨時檢查及專項檢查等[6]。經(jīng)常檢查主要針對隧道易損部位以及直接影響行車安全的部位，如拱頂、隧底等部位，一般按需制定檢查頻率，主要采用目視觀察、攝影和敲擊等方法;定期檢查一般在春融及汛前對隧道排水、泄洪及防汛設備進行1次檢查，在秋季對隧道進行1次全面檢查，除采用經(jīng)常檢查使用的方法外，必要時還會采用無損檢測和鉆孔取芯等方法;臨時檢查是在隧道發(fā)生破壞性作用后進行，如地震、火災、洪水等;專項檢查是更詳細的檢查，采用方法視實際情況而定，檢查周期較長、工作量較大，重要隧道一般每5年進行1次檢查，普通隧道一般每10年進行1次檢查。

1.1.2 日本鐵路隧道檢查制度

日本運營鐵路隧道檢查包括總體檢查和個別檢查。總體檢查由周期不超過2年的定期檢查和必要時進行的不定期檢查構成[7-8]，一般采用目視觀察和敲擊等方法。其中,定期檢查又包括初次總體檢查、通常總體檢查及特別總體檢查。初次總體檢查在隧道投入運營前進行，主要目的是掌握隧道缺陷及劣化情況；通常總體檢查每2年進行1次，主要目的是掌握隧道總體情況和劣化程度等；對于新干線隧道，特別總體檢查每10年進行1次，其他隧道每20年進行1次。個別檢查是在總體檢查后認為有必要的情況下進行的更為詳細的專項檢查。不定期檢查是在地震、大雨雪等引起的洪水、火災等突發(fā)性災害后所實施的應急檢查。

1.1.3 韓國鐵路隧道檢查制度

韓國運營鐵路隧道檢查包括日常檢查、定期檢查和一級隧道綜合安全檢查。日常檢查為每季度1次，主要對隧道易損部位及重點部位進行檢查，確認是否存在安全隱患；定期檢查為每2年1次，對隧道總體情況進行較全面的檢查；一級隧道綜合安全檢查主要針對長度在1 km以上鐵路隧道和高速鐵路隧道，檢查頻率為每5年1次，是對隧道全面詳細的檢查。

1.2 常規(guī)檢測技術

鐵路隧道缺陷主要包括襯砌厚度不足、襯砌混凝土強度不足、襯砌背后空洞及不密實等，易成為鐵路隧道病害發(fā)生的誘因。鐵路隧道病害在隧道交付運營時已存在或在運營期間出現(xiàn)，主要為缺陷演化或隧道劣化所致，主要包括滲漏水、襯砌位移或變形、凈空不足、裂紋、襯砌壓潰或剝落、襯砌腐蝕、整體道床裂損、仰拱或底板裂損、基床軟化及翻漿等[9-10]，隧道病害會威脅行車安全、降低隧道使用壽命。當前，我國運營鐵路隧道檢測以電磁波法、敲擊法、圖像識別法作為大規(guī)模檢測的主要方法，鉆孔取芯一般作為驗證手段使用，目視觀察在檢測及驗證中均有使用。日韓運營鐵路隧道常規(guī)檢測技術和我國基本類似，但日本鐵路隧道檢測更重視目視觀察和敲擊法，將其作為獲取隧道信息并評價隧道狀態(tài)的最主要方式。通過檢查卡逐項進行檢測和評價，檢查卡對隧道異常類型及程度進行了細致劃分，作業(yè)人員除對隧道異常進行確認，還需要對其形成原因進行簡單分析，對作業(yè)人員要求較高。運營鐵路隧道缺陷及病害常規(guī)檢測技術如表1所示。

表1 運營鐵路隧道缺陷及病害常規(guī)檢測技術

2 運營鐵路隧道檢測技術

2.1 圖像類檢測技術

圖像類檢測技術主要針對隧道表觀狀態(tài)及隧道斷面輪廓等進行檢測，目前主要通過攝像、激光掃描等方式進行數(shù)據(jù)采集，搭配專業(yè)軟件進行異常識別。

2.1.1 圖像識別檢測

圖像類檢測技術主要是利用線陣CCD相機攝像及自動識別軟件進行隧道缺陷及病害檢測，此類檢測多以裂紋識別為主，還可對滲漏水、剝落等進行識別。一般將相機搭載于車輛或移動平臺進行圖像采集，具有采集速度快、作業(yè)便捷、人工依賴程度低等特點。

2.1.1.1 軌道式移動檢測平臺

同濟大學研制了利用線陣CCD相機及光源組成的檢測平臺，發(fā)展成為目前的MTI-200A檢測平臺(見圖1)，可檢測裂紋、滲漏水、掉塊等，其檢測速度為0～10 km/h，應用表明其裂紋最高識別精度可達到0.2 mm[11-12]。

圖1 MTI-200A檢測平臺

韓國早在2006年就由漢陽大學研制了裂紋圖像檢測裝置[13]，后韓國鐵道技術研究所研發(fā)了TIBOS檢測機器人(見圖2)。該裝置采用二維激光掃描儀和高分辨率攝像機進行綜合掃描，相機能夠自動調(diào)整分辨率、焦距和角度，從而完成對隧道裂紋、滲漏水及剝落等情況的檢測。此外，TIBOS還能夠評估軌道不平順性及鋼軌部件緊固狀態(tài)。激光掃頻速率為30 kHz，攝像機最大采樣幀率為30 f/s。激光掃描儀和攝像機均可選擇安裝數(shù)量，最多可安裝3臺激光掃描儀和90個攝像頭。裝置檢測速度為1～6 km/h，有高分辨率檢測、正常檢測和高速檢測3種工作模式。高分辨率檢測模式下，對裂紋的識別精度可達0.1 mm，目前在韓國隧道檢測中已有較成熟應用。

圖2 TIBOS檢測機器人

2.1.1.2 車載式檢測平臺

中國鐵道科學研究院集團有限公司(以下簡稱“鐵科院”)基于車載線陣相機開發(fā)了圖像識別檢測技術，能夠以50 km/h速度進行圖像采集，具備對寬度1 mm裂紋的識別能力，采用人工智能算法可有效排除電纜、施工縫、污漬、陰影等干擾項，并對滲漏水、剝落、掉塊等進行識別，識別準確率達到80%以上。病害識別結果如圖3所示。

(a)干擾項排除 (b)裂紋識別

JR東日本TuLIS襯砌表面攝像車(見圖4)采用激光成像技術，由12個傳感器組成，每個傳感器包括激光和區(qū)域相機。檢測時6個傳感器組合工作可對半幅隧道進行掃描，通過激光掃描襯砌表面，照相機拍攝其反射光，從而獲取檢測部位的圖像及三維信息。該車縱向檢測精度和環(huán)向檢測精度均為1 mm，檢測速度為20 km/h。

圖4 TuLIS檢測車

2.1.1.3 圖像后處理軟件

在圖像后處理軟件開發(fā)方面，日本中外科技股份株式會社開發(fā)的圖像后處理軟件能夠將裂紋、滲漏水、剝落通過展開圖進行形象化展示。襯砌缺陷展開如圖5所示。日本理光開發(fā)的后處理軟件能自動識別病害并生成缺陷病害CAD圖(見圖6)，為后期養(yǎng)護維修提供便利。

圖5 襯砌缺陷展開圖

圖6 襯砌缺陷自動生成圖

2.1.2 三維激光掃描檢測

三維激光掃描技術由于其精度高、覆蓋面廣的特點，在隧道檢測中應用廣泛。其在運營期隧道檢測中的應用包括：隧道內(nèi)輪廓及凈空變化檢測；隧道侵限情況檢測；對破檢的空洞進行形態(tài)掃描，計算空洞體積；隧道滲漏水檢測[14]。

三維激光掃描技術在運營期隧道檢測中的應用效果主要取決于二次開發(fā)軟件的算法及其計算能力。目前三維激光掃描技術在隧道內(nèi)輪廓及凈空變化檢測、隧道侵限檢測中已較廣泛應用。對已破檢驗證的空洞體積檢測精度與空洞形態(tài)及破檢位置有關，當空洞形態(tài)類似梭形、破檢位置居中時，其檢測精度較高；當空洞形態(tài)極不規(guī)則、破檢位置居空洞邊緣時，其檢測精度較差。在檢測隧道拱頂空洞時，通過對已破檢的襯砌背后進行掃描，可識別空洞的幾何形態(tài)(見圖7)，并計算空洞尺寸，為后期制定修補空洞方案提供依據(jù)。三維激光掃描技術在隧道滲漏水檢測中的識別率可達92%，能準確識別滲漏水部位及面積[14]。

圖7 襯砌空洞三維掃描成像

由于圖像識別檢測裂縫存在圖像畸變等問題，利用三維激光掃描進行隧道裂縫檢測開始受到關注[15]。從理論而言，利用三維激光掃描檢測裂縫不僅無畸變，同時可以對裂縫寬度進行高精度測量，其主要難點在于如何高效獲取高密度點云數(shù)據(jù)并進行后期處理與識別，當前三維激光掃描已初步實現(xiàn)了在橋梁、軌道板、路面裂縫檢測中的應用[16-18]。

2.2 探測類檢測技術

探測類檢測技術主要針對隧道襯砌內(nèi)部狀態(tài)進行檢測，主要通過聲波、電磁波、溫度、振動的變化進行檢測，是一種無損的檢測方式。

2.2.1 沖擊回波檢測

20世紀80年代提出沖擊回波法，至20世紀90年代末理論逐漸完善，并在隧道檢測中被推廣應用。其原理是通過在隧道壁上激發(fā)并產(chǎn)生沖擊波，在空洞處聲阻抗變化，發(fā)生反射并形成回波，通過采集回波信號并進行頻譜分析判斷襯砌是否存在空洞。

我國學者采用沖擊回波法和遷移學習實現(xiàn)了對隧道襯砌厚度不足、襯砌混凝土強度不足、襯砌背后空洞及不密實等缺陷的識別，通過遷移學習所得的訓練模型缺陷識別準確率總體超過了95%[19]。工程實際應用也表明了其可靠性和廣泛的應用前景。

沖擊回波檢測在韓國隧道檢測中應用也較多[20]，韓國電力公社開發(fā)的隧道沖擊回波檢測裝置(見圖8)，可用于探測隧道結構與地層間的空洞，在實驗環(huán)境下其檢測精度達到了99%。

圖8 隧道沖擊回波檢測裝置

2.2.2 雷達檢測機器人

隧道爬壁檢測機器人(見圖9)利用海綿真空負壓吸盤在襯砌表面進行爬行，機器人搭載地質雷達，可在20 m距離內(nèi)利用遙控方式實現(xiàn)爬壁行走，對隧道進行檢測，降低了人員高空作業(yè)風險[21]。

圖9 隧道爬壁檢測機器人

2.2.3 水擊聲音檢測

日本研發(fā)的水擊聲音法利用水對襯砌施加振動，通過收音裝置進行振動測量，進而判釋襯砌剝落情況[22]。水擊聲音法檢測裝置如圖10所示。

圖10 水擊聲音法檢測裝置

2.2.4 敲擊檢測

中國鐵路成都鐵路局集團有限公司等多家單位聯(lián)合開發(fā)了智能手機隧道襯砌敲擊檢測技術[23]，通過對密實襯砌敲擊檢測確定隧道空洞閾值。采用智能手機作為檢測平臺，利用專用激振裝置敲擊襯砌，對采集到的信號進行分析，確定是否存在空洞。此外，自然科學基金委發(fā)布的2020年高鐵聯(lián)合基金將“鐵路隧道混凝土結構缺陷聲學特性及識別方法研究”作為重點資助的研究方向，未來我國在敲擊檢測技術方面特別是對缺陷聲學特征研究方面，將得到更多重視。

日本很早就開始對自動敲擊裝置進行研發(fā)。2003年，日本哈薩馬環(huán)境事業(yè)開發(fā)部聯(lián)合多部門研發(fā)了自動敲擊檢測車(見圖11)，該車能以1.5～2.0 km/h的速度，間隔30～45 cm進行敲擊檢測。

圖11 自動敲擊檢測車

日本I·T建設株式會社研制了手持自動敲擊檢測裝置(見圖12)，該裝置通過手持自動敲擊裝置獲取襯砌敲擊數(shù)據(jù)及敲擊位置信息，并上傳至手持平板電腦，由后臺計算機系統(tǒng)判釋襯砌缺陷及病害情況并反饋給平板電腦，整個過程能在數(shù)秒內(nèi)完成。其打擊力為0.5～2 N，打擊頻率為2次/s，可連續(xù)敲擊3萬次以上，能在氣溫為-20～40 ℃、相對濕度為10%～90%的環(huán)境下正常作業(yè)。該技術提高了判釋標準程度，檢測過程可由電腦自動記錄，大大降低了對檢測人員數(shù)量及專業(yè)性的要求。

圖12 手持自動敲擊檢測裝置

日本自動控制系統(tǒng)研究所等部門研發(fā)了隧道檢測無人機，如圖13所示。該裝置搭載攝像機，沿隧道壁面飛行，并采集圖像。當?shù)竭_敲擊檢測點時，通過飛行控制使敲擊裝置與隧道壁平行，作業(yè)人員通過控制器控制敲擊并采集數(shù)據(jù)，完成對隧道襯砌的檢測。該裝置避免了檢測人員高空作業(yè)，可進行隧道少人化抽檢及異常確認。為提高信噪比，在后期改良中明確了螺旋槳噪聲頻率范圍，可對無人機螺旋槳噪聲進行濾波處理。日本大阪大學開發(fā)了可吸附于隧道壁面的檢測無人機[24]，通過空氣吸盤可吸附于隧道壁面，保證敲擊的穩(wěn)定性。

圖13 隧道檢測無人機

2.2.5 溫差檢測

溫差檢測[25]設備(見圖14)用照射裝置加熱襯砌，利用襯砌正常部位溫度下降比襯砌剝落部位快的特點，通過紅外線照相機對剝落部位和正常部位進行熱成像，判釋剝落等異常情況。該技術存在的問題是設備費用高，加熱耗能大。

圖14 溫差法檢測車

2.2.6 激光激振檢測

JR西日本與日本原子能機構等多部門聯(lián)合研發(fā)了激光激振檢測裝置[26-28](見圖15)，以取代人工敲擊。該方法使用脈沖激光激振，并通過激光測量振動變化，從而識別襯砌剝落、空洞等異常情況。激光激振檢測法原理如圖16所示。該技術實現(xiàn)了自動化、遠距離無接觸式檢測，但裝置費用高、檢測范圍小、襯砌表面有污漬時檢測準確性差。

圖15 激光激振檢測裝置

圖16 激光激振檢測法原理

2.3 集成綜合類檢測技術

集成綜合類檢測技術主要指多類型檢測設備集成于同一平臺(一般為車載平臺)進行綜合檢測的技術，該技術具有標準化程度高、作業(yè)方式便捷、檢測功能豐富的特點。

2.3.1 隧道檢測車

1)鐵科院研制了輪軌式隧道襯砌質量檢測車[29-30](見圖17)，該車能同時檢測隧道襯砌內(nèi)部及表面的缺陷和病害，并能對隧道凈空變化、侵限情況進行檢測。襯砌內(nèi)部最大檢測深度為1.5 m，垂直分辨率大于2 cm，表觀狀態(tài)檢測精度為1 mm。

圖17 輪軌式隧道襯砌質量檢測車

2)鐵科院研制的輪胎式隧道襯砌質量檢測車(見圖18)，由襯砌限界檢測系統(tǒng)、襯砌內(nèi)部缺陷檢測系統(tǒng)、襯砌表觀質量檢測系統(tǒng)組成，可對隧道輪廓、襯砌厚度、鋼筋分布、鋼架間距以及仰拱缺陷、襯砌空洞、襯砌表面裂縫、掉塊、滲水情況等進行快速檢測。滿足隧道拱頂和邊墻9條測線、仰拱4條測線的檢測，檢測作業(yè)速度為3～10 km/h。相較于傳統(tǒng)手持天線，檢測效率顯著提高。

圖18 輪胎式隧道襯砌質量檢測車

3)上海同巖土木工程科技股份有限公司研制了輪軌式地鐵隧道結構檢測車(見圖19)，能檢測裂紋、滲漏水、變形等。標稱檢測速度不低于30 km/h，裂紋檢測精度可達0.1 mm。

圖19 輪軌式地鐵隧道結構檢測車

4)中鐵隧道局集團有限公司等多家單位聯(lián)合研發(fā)了集成非接觸探地雷達、CCD工業(yè)相機檢測系統(tǒng)以及車載式三維激光掃描系統(tǒng)的隧道綜合檢測車(見圖20)，實現(xiàn)了隧道襯砌內(nèi)部狀態(tài)、表觀狀態(tài)及幾何形變一體化快速檢測。該車采用模塊化設計，檢測艙可搭載于汽車、軌道平板車。其非接觸式雷達檢測系統(tǒng)可實現(xiàn)0.5～4.5 m的遠距離檢測。

圖20 隧道綜合檢測車

5)JR東日本的CLIC檢測車[31](見圖21)搭載3臺16通道收發(fā)耦合陣列天線雷達，安裝在滑動臂上的2臺呈圓弧狀展開，安裝在偏移臂上的1根伸長到正上方，展開到拱部進行檢查。作業(yè)時車輛往返3次檢測14條測線，能以3.5 km/h速度檢測40 cm厚襯砌的空洞等缺陷。

圖21 CLIC檢測車

6)日本計測檢查株式會社等研發(fā)的MIMM-R檢測車[32-33](見圖22)搭載了連續(xù)圖像攝影系統(tǒng)、高精度三維激光測量系統(tǒng)、非接觸雷達探測系統(tǒng)(配置3條天線)，能檢測襯砌裂紋、滲漏水、變形、厚度不足、空洞等。該車能以50～70 km/h速度進行隧道表觀狀態(tài)檢測；以50 km/h速度在距襯砌3 m距離進行雷達檢測，探測深度為50 cm，通過探頭的上下升降及前后左右旋轉實現(xiàn)對不同測線的檢測。通過鉆孔驗證，厚度不足及空洞檢測精度可達80%～90%。其后處理軟件ITAMS2019功能也十分強大，包含5個子系統(tǒng)：1)分析系統(tǒng)，自動提取裂紋；2)Drawing系統(tǒng)，生成檢測缺陷及病害展開圖；3)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)檢測表格生成及管理；4)Viewer系統(tǒng)，對檢測數(shù)據(jù)、圖像和三維圖進行展示(見圖23)；5)終端操作系統(tǒng)，連接平板電腦進行實時操作。該車最大的特點是能將變形情況與裂紋發(fā)展進行比對，進而判斷裂紋是由于外力作用導致還是施工或材料因素引起。

圖22 MIMM-R檢測車

圖23 檢測結果三維圖

2.3.2 巡檢機器人

集成綜合檢測技術除檢測車外，隧道巡檢機器人在電力系統(tǒng)、軌道交通等領域已廣泛應用[34]。我國地鐵隧道智能巡檢機器人(見圖24)能實現(xiàn)限界入侵、異物入侵、電纜溫度、裂紋、滲漏水、隧道變形和軌道變形檢測，并可對隧道進行視頻監(jiān)控和三維建模，降低了運營隧道人工巡檢的需求。

圖24 地鐵隧道智能巡檢機器人

3 檢測技術發(fā)展趨勢及模式

3.1 運營期隧道檢測技術發(fā)展趨勢

我國鐵路運營期隧道總體規(guī)模巨大，傳統(tǒng)隧道檢測依賴人工、缺乏快速檢測手段，先進檢測技術普及程度不高，難以滿足大規(guī)模運營隧道檢測及時、高效的需求。同時隧道檢測內(nèi)業(yè)處理效率不高，可能導致病害整治工作滯后，增大運營風險。基于運營期隧道檢測技術發(fā)展，結合鐵路隧道檢測需求，當前運營期隧道檢測技術發(fā)展具有如下趨勢。

3.1.1 快速綜合檢測技術

隧道檢測逐漸由單項目獨立檢測向一體化綜合檢測方向發(fā)展。以隧道檢測車為代表的集成綜合檢測裝備不僅降低了檢測過程的人工需求，其檢測效率也大幅提升。隨著數(shù)碼攝像、三維激光掃描、無損檢測、人工智能等技術發(fā)展，移動式檢測設備將具備更強大的檢測功能，有效提高運營隧道檢測的效率及綜合化程度。同時，智能設備逐漸取代人工檢測，標準化作業(yè)更易實現(xiàn)，也將使檢測數(shù)據(jù)更加客觀、可靠。

3.1.2 數(shù)據(jù)智能化判釋

內(nèi)業(yè)處理是制約隧道檢測效率提高的主要因素之一。判釋依賴人工經(jīng)驗，主觀性強，降低了檢測結果的可靠性。隨著人工智能技術發(fā)展及檢測數(shù)據(jù)樣本庫的進一步豐富，檢測數(shù)據(jù)的判釋將逐漸形成統(tǒng)一的標準，判釋過程將更少依賴人工，其效率將大幅提高。

3.1.3 隧道狀態(tài)協(xié)同評估

隧道不同類型缺陷的相關性研究是當下的研究熱點之一，隨著缺陷演化機制、演化階段表現(xiàn)形式、不同缺陷及病害之間的影響模式等相關研究的日益完善，隧道狀態(tài)評估將由獨立評估轉變?yōu)榛诙嘣磾?shù)據(jù)融合的協(xié)同評估，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)之間的彼此約束，使評估結果更接近隧道的真實狀態(tài)。

3.2 運營鐵路隧道檢測模式

隨著川藏、渝昆等鐵路開工建設，隧線比高、特長隧道多將成為未來鐵路隧道的新特點。快速綜合檢測、數(shù)據(jù)智能化判釋、隧道狀態(tài)協(xié)同評估將成為技術發(fā)展方向。同時我國鐵路隧道運營所面臨的形勢比世界上其他國家都要復雜，既有技術和模式無法完全滿足實際需求，建立適合我國國情的運營鐵路隧道檢測模式，既是實際需求，也是交通強國所必需。結合我國鐵路隧道運營特點，隧道檢測應重視鋪軌前的隧道檢測，積累較為完整的隧道初始狀態(tài)數(shù)據(jù)，并構建數(shù)字孿生隧道模型，以此為基礎進行運維管理。運營期隧道檢測模式見圖25。基于快速、綜合、智能化檢測搭建隧道檢測技術體系，以此開展隧道檢測，并實時更新模型數(shù)據(jù)。基于多源數(shù)據(jù)融合進行隧道狀態(tài)協(xié)同評估并預測發(fā)展趨勢，建立養(yǎng)護維修專家?guī)燧o助人工決策制定養(yǎng)護維修方案，實現(xiàn)依據(jù)隧道狀態(tài)、有目的、分輕重緩急并高效配置人、機、物、料的隧道維修，即隧道狀態(tài)修。依據(jù)隧道健康狀態(tài)動態(tài)調(diào)整檢測周期，降低檢測成本，形成以綜合移動式檢測裝備、自動巡檢裝備為主要檢測手段，建立隧道狀態(tài)信息庫和養(yǎng)護維修專家?guī)爝M行數(shù)據(jù)管理與輔助決策，利用信息管理平臺進行綜合管理，最終實現(xiàn)大規(guī)模隧道少人化、高效率的檢測和運維管理。

圖25 運營期隧道檢測模式

4 結論與建議

我國運營鐵路隧道規(guī)模巨大，不僅給運維管理帶來了巨大挑戰(zhàn)，國民經(jīng)濟也將承受更多負擔。及時發(fā)現(xiàn)隧道隱患，既是運營安全保障之所需，也是實現(xiàn)預防修的基礎，即在隧道發(fā)生影響正常使用的病害或風險之前進行預防性維修。本文首先介紹了中日韓運營期隧道檢查制度及周期，總結了隧道缺陷及病害常規(guī)檢測技術。針對圖像類檢測技術、探測類檢測技術、集成綜合類檢測技術3個方面，介紹了中日韓隧道檢測技術進展。基于我國運營鐵路隧道檢測需求及既有技術發(fā)展現(xiàn)狀，提出了以快速綜合檢測、數(shù)據(jù)智能化判釋、隧道狀態(tài)協(xié)同評估為主的發(fā)展趨勢，分析了適用于我國運營鐵路隧道檢測模式。運營鐵路隧道檢測應重視鋪軌前的隧道檢測，確保隧道初始狀態(tài)信息的全面和真實性，同時，加快建設隧道狀態(tài)信息庫，基于快速、綜合、智能化的隧道檢測技術體系，實現(xiàn)運營期鐵路隧道的動態(tài)周期檢測，達到降本增效的目的。