智能巡檢技術(shù)在軌道交通中的應用效果分析

摘要：隨著近年來我國經(jīng)濟體量的增長和科技水平的提升，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。如何有效對所有軌道交通車輛和線路隧道進行高效、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)和自動控制技術(shù)所研發(fā)的新型監(jiān)測技術(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。同時采用智能巡檢技術(shù)還能夠減小工作人員的工作強度和工作壓力，實現(xiàn)軌道交通安全管理的自動化轉(zhuǎn)型。該文針對智能巡檢技術(shù)在軌道交通中的應用效果進行分析，并對智能巡檢技術(shù)的實際應用情況加以研究，旨在助力提升城市軌道交通安全水平

關鍵詞：智能巡檢技術(shù)；軌道交通；應用效果

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.051

中圖分類號：TP 242 文獻標志碼：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，保障運營安全、提高運維效率成為行業(yè)面臨的重要課題。近年來，智能巡檢技術(shù)作為一種新興的運維手段，在軌道交通這一領域中得到廣泛應用。城市軌道交通作為現(xiàn)代城市的重要交通基礎設施，承擔著巨大的運輸任務，隨著運營里程的不斷延長和乘客流量的持續(xù)增長，軌道交通運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、準確性和安全性等方面已無法滿足日益增長的運維需求，而智能巡檢技術(shù)可以實現(xiàn)對軌道交通設施的快速、全面巡檢，確保設施安全運行。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，推動軌道交通運維模式由傳統(tǒng)的人工巡檢向自動化、智能化運維的轉(zhuǎn)型。

1 智能巡檢技術(shù)概述

智能巡檢技術(shù)是基于機器視覺、機器人控制、嵌入式計算、人工智能等核心技術(shù)開發(fā)的一種自動化檢測技術(shù)，可以實時監(jiān)測設備狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高應急響應能力，從而保障乘客安全。它通過高清二維/三維成像、音頻采集、自主導航、深度學習、數(shù)字孿生等技術(shù)手段對地鐵列車各部件進行自動檢測，并形成檢測報表，用于運維人員溯源分析。智能巡檢機器人可以自動完成對列車各部件的檢測，無須人工干預，大大提高了巡檢效率，以此來減少人工巡檢的需求，節(jié)省運維人員培訓成本，提高勞動生產(chǎn)率。隨著軌道交通網(wǎng)絡的不斷擴大，定期巡檢對于及早發(fā)現(xiàn)軌道列車的安全風險具有重要意義。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年我國軌道交通運營里程達到8 708 km，同比增長15.41%。采用傳統(tǒng)的人工巡檢方式在實時性、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)在軌道交通中的應用

2.1 智能巡檢機器人的應用

智能巡檢機器人作為一種自動化的運維技術(shù)裝備，可以在無人情況下進行24 h全天候巡檢，確保軌道交通設施的安全運行。通過對隧道、道床、鋼軌、扣件等基礎設施的自動化巡檢，以及對車輛限界、設備狀態(tài)的實時監(jiān)測，智能巡檢機器人可以及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高運維效率。在智能巡檢機器人作業(yè)過程中，可以通過客戶端軟件在不同的瀏覽器或服務器上控制和監(jiān)控智能巡檢機器人的動作。通過智能巡檢機器人對軌道交通設備進行全方位、無死角的檢查，可以及時發(fā)現(xiàn)和處理設備異常，確保軌道交通的安全運營。

智能巡檢機器人的主要功能是沿著預定的行進路徑，在客戶所指定的位置對車下的維修點進行檢測，并運用智能化的方式對車下部件運行的狀態(tài)進行判斷，可適應復雜環(huán)境，實現(xiàn)數(shù)據(jù)化、自動化管理。智能巡檢機器人運用先進的傳感器、導航、定位技術(shù)和攝像頭等設備，結(jié)合人工智能算法實現(xiàn)對特定區(qū)域進行自動檢測和監(jiān)測的設備，如果出現(xiàn)異常部位，會自動發(fā)出警報?，F(xiàn)如今，智能巡檢機器人在多個行業(yè)和領域中有著廣泛的應用，尤其是那些對安全性、效率和精確度有高要求的場景，利用智能機械設備代替人工日常維護工作是當前城市軌道交通維護保障工作的發(fā)展趨勢[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)、圖像存儲傳感器、融合中心、主服務器、圖像分析識別軟件等，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別風險點，大大提升了安全管理的效率和準確性。通過無人機和地下量子精密測量設備的配合，以及人工智能模型的實時計算，實現(xiàn)了巡檢過程的自動化和智能化。相較于傳統(tǒng)的人工巡檢方式，智能巡檢系統(tǒng)大幅減少了對人力的需求，尤其是在高空和地下等特殊環(huán)境中，無人機和智能設備的應用可以避免巡檢人員面臨的風險。且無人機具有視野開闊、巡檢速度快等優(yōu)勢，結(jié)合高精度測量技術(shù)和智能算法，能夠全面、準確地識別設備安全隱患，實現(xiàn)對軌道交通保護區(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量兩大核心技術(shù)。無人機負責低空實時監(jiān)測地面情況，具有速度快、視野廣等優(yōu)勢，能夠自動識別各種風險點，如大型施工機械、車輛和違規(guī)操作等，從而提高軌道保護區(qū)安全管理效率。而量子精密測量技術(shù)則用于監(jiān)測地下情況，負責預警地下情況，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，實現(xiàn)對軌道安全全方位監(jiān)控與預警。軌道檢查需要對鋼軌、連接件、道岔、枕木、軌座等進行巡檢，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)國家標準，檢驗間隔周期不超過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實的保障[3]。

2.3 圖像識別技術(shù)的應用

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

2.4 軌道巡檢系統(tǒng)的應用

截至2021年4月，我國城市軌道交通運營總里程為

7 546.9 km，其中城市軌道交通營業(yè)線總長度為6 280.8 km。由于軌道交通的運營里程快速增長，地鐵運行安全風險問題日益凸顯，各級管理單位在對軌道、隧道、線路等設施的安全監(jiān)測中存在著很大壓力。檢查系統(tǒng)按檢查速度55 km/h、工作時間3 h計算，準備和停放車輛接受檢查的時間大約為1 h。為了排除故障并消除問題、病害和隱患，保證相關設備及儀器在使用環(huán)境中的安全，工作人員需要利用自動化檢測車輛或無人機進行軌道監(jiān)測，并實時監(jiān)測軌道狀況，及時發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，有助于提高鐵路運輸?shù)男屎桶踩?，在保障列車運行的安全的同時，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)的應用效果分析

3.1 提高檢修效率

隨著傳感器技術(shù)的進步、人工智能算法的優(yōu)化以及網(wǎng)絡通信技術(shù)的升級，智能巡檢技術(shù)將在軌道交通領域得到更廣泛的應用。智能巡檢機器人可以自動完成對相關項目的檢測，使一列地鐵列車檢測下來所需時間大幅縮短，提高了檢修效率。智能巡檢技術(shù)利用云計算、大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)，實現(xiàn)了軌道交通設備巡檢的自動化、智能化，通過自動識別、上傳、生成報表和趨勢曲線，智能巡檢機器人能夠快速反應軌道交通設備的狀態(tài)，為運維決策提供有力支持，提高運維效率。此外，智能巡檢機器人搭載了高清可見光攝像機、紅外成像儀等設備，結(jié)合圖像識別技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，可以對軌道交通設備進行精確的故障診斷。通過實時將巡檢數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，智能機器人實現(xiàn)了遠程巡檢，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)在軌道交通中的應用場景主要包括列車車底關鍵部件的自主巡檢、實時數(shù)據(jù)采集與分析、設備狀態(tài)的監(jiān)測等。目前，我國部分城市地鐵已開始試點應用智能巡檢機器人，如京港地鐵17號線次渠南停車場就率先試點應用了列車智能巡檢機器人。由于傳統(tǒng)的軌道交通運維工作人力成本較高，而智能巡檢技術(shù)的應用可以大大節(jié)省人力物力，智能巡檢技術(shù)將在跨區(qū)域運維、無人駕駛列車、運維大數(shù)據(jù)平臺建設等方面得到應用，為軌道交通行業(yè)提供更多技術(shù)支持。此外，智能巡檢機器人可以實現(xiàn)遠程巡檢，可將巡檢后的數(shù)據(jù)能及時從監(jiān)測點實時傳送到監(jiān)控中心，完全實現(xiàn)無人化作業(yè)模式，進一步節(jié)省了地鐵運維工作中大量的人力、物力、成本。智能巡檢機器人能夠代替人工進行重復性、高危險性的巡檢工作，使運維人員從煩瑣的巡檢任務中解脫出來，專注于其他關鍵任務。

3.3 保障乘客安全

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應用場景的拓展，智能巡檢技術(shù)將在軌道交通領域發(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。而在軌道交通運作的過程中，智能巡檢技術(shù)可以實時監(jiān)測設備狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，提高應急響應能力。例如，通過智能巡檢機器人搭載的紅外成像儀，可以對轉(zhuǎn)機軸承溫度、保溫蒸汽管道壓力、變壓器等設備的接頭溫度進行測量，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，確保乘客安全。智能巡檢機器人能夠24 h全天候無死角地進行故障排除，與人工巡檢相比，智能巡檢技術(shù)能在第一時間發(fā)現(xiàn)設備隱患，為故障診斷和處理提供準確的信息，提高了軌道交通的安全性，也推動著軌道交通行業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著人工智能等技術(shù)的發(fā)展，智能巡檢機器人的智能化程度將不斷提高，可完成更復雜的運維任務。目前，智能巡檢技術(shù)在軌道交通中的應用效果顯著，可以及時發(fā)現(xiàn)軌道交通設施的安全隱患，對故障設備提前進行維修和更換，提高了運維效率、降低了人力成本、保障了運營安全。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)、云計算等）進一步融合，實現(xiàn)更高效、更智能的運維管理，通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，可以有效預防事故的發(fā)生，提高行車安全性。

參考文獻

[1] 王春茶，黃繼輝．智能巡檢系統(tǒng)在城市軌道狀態(tài)巡檢的應用[J]．武夷學院學報，2023，42（12）：58-63．

[2] 汪喆．智能巡檢機器人關鍵技術(shù)與應用方案[J]．城市軌道交通研究，2023（S1）：102-105．

[3] 傅兵，袁若芩，張宇，等．智能巡檢技術(shù)在地鐵隧道中的應用[J]．交通建設與管理，2022（4）：74-76．

[4] 牛濤，張輝．城市軌道交通智能運維系統(tǒng)方案研究[J]．鐵道運輸與經(jīng)濟，2022，44（4）：99-105．

[5] 張山，王金路．城軌變電站智能巡檢技術(shù)與應用[J]．工程機械文摘，2020（1）：28-31．