城市轨道交通控制保护区巡检模式研究

广州地铁设计研究院股份有限公司，广东 广州 510010

城市轨道交通具有运量大、安全、准时等特点，发展城市轨道交通是缓解城市交通拥堵的重要途径。截至2019年12月31日，我国内地累计有40个城市开通城轨交通运营线路共计6730.27km，其中地铁占比为77.07%。在城市轨道交通快速发展的同时，其沿线的城市建设对轨道交通结构的运营安全也产生了重大影响。为强化安全管理，全国各个城市也相继制定了轨道交通控制保护区管理的相关规定，加大了轨道交通沿线工程的施工管理力度。

虽然各级部门陆续出台了一系列监督管控措施，但是轨道交通运营线路面临越来越多的安全威胁及隐患。在轨道交通控制保护区内未经轨道交通保护部门审批允许的钻探、穿越、卸载堆载、抽取地下水、上盖、桩基础、土方施工等违规作业行为层出不穷，出现了多期该类违规作业导致地铁隧道结构被打穿，出现裂缝、变形等影响正常运行的案例，可见目前我国城市轨道交通控制保护区管理面临的形势十分严峻。为确保轨道交通设施的运营安全，及时发现控制保护区内的违规作业，需进行控制保护区的巡检，同时为了提高巡检工作的效率和质量，降低企业成本，需对巡检的模式展开研究。

1 城市轨道交通保护现状

为防止轨道交通沿线一定区域内的违规施工作业行为，确保轨道交通的安全运营，住房和城乡建设部、交通运输部等主管部门颁发了一系列管理办法及规章制度，如《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJ/T 202—2013）、《城市轨道交通运营管理规定》等，对地铁控制保护区的定义、保护范围、管理内容、沿线施工行为等均作出了明确阐述，随后全国各个城市也相继制定了地铁控制保护区管理的相关规定。我国主要城市的轨道交通控制保护区管理工作情况如表1所示。

表1 我国主要城市的轨道交通控制保护区管理工作情况

2 控制保护区巡检模式

2.1 人工现场巡检

人工现场巡查是当前各大城市轨道交通控制保护区巡检的主要方式，主要以步行、文字记录、录音及拍照等形式发现巡查过程中的问题，然后集中报送上级管理部门。人工巡查的主要不足为工作量及投入较大，但是巡查效率较低，巡查结果往往难以覆盖所有区域，存在一些巡查遗漏的情况等，同时巡查人员自身素质、专业素养等因素对巡查结果的影响较大。为了解决专职巡检执法队伍人员数量不足的问题，部分城市开启了专兼职相结合的巡检模式，招聘兼职人员、发动公众人员参与到轨道交通的日常巡检工作之中。为实现城市轨道交通控制保护区巡检的规范化、标准化及信息化，GIS、GNSS及移动互联网等技术被应用于辅助人工巡查。对城市轨道交通建设的基础资料如线路、区间、车站、附属物等进行GIS数据加工及数据库建设，可形成关于城市轨道交通控制保护区的专题地图，进而可以构建一套保护区巡查执法智能管理系统。巡查人员通过配套手持终端如智能手机等全面记录违规现场场景，同时结合GNSS定位技术确定违规行为的位置，并通过移动网络对违规事件进行实时一键上报，便于上级管理部门及时处理。

2.2 车载移动实景巡检

针对人工巡检存在的不足，如何充分利用先进的技术手段实现轨道交通控制保护区的自动化及智能化巡检是一个亟待解决的问题。相关研究学者及轨道交通保护部门也提出了一些新的巡检模式，这其中就包括车载移动实景巡检。车载移动测量技术融合了GNSS、惯性导航、CCD成像及激光扫描等技术，可以快速地获取城市空间信息。在具备行车条件的城市轨道交通控制保护区范围内，利用车载移动实景快速获取轨道交通沿线的点云及影像数据，然后对所采集的数据采用后处理算法，可及时发现违规作业行为并进行处理。与人工巡检相比，该模式可提高城市轨道交通控制保护区巡检的效率，但是在车辆难以到达的区域，则无法运用该模式进行巡检。

2.3 无人机辅助巡检

无人机技术近年来得到了快速发展，在多个行业得到了广泛的应用。具有结构简单、成本低、机动灵活等优点的轻型无人机通过搭载各种重量轻、体积小、探测精度高的传感器，再与人工智能技术相结合，为自动化、智能化的轨道交通控制保护区巡检提供了新的思路。轨道交通作为线状工程，非常适合使用旋翼无人机或固定翼无人机沿保护区进行地表影像的快速采集。无人机根据规划的航线采集轨道交通沿线影像数据，可对控制保护区内的施工项目、作业行为及外部环境等进行远程监管。对于采集的影像数据，利用人工智能技术对其进行训练，可实现城市轨道交通控制保护区内违规作业目标的自动识别，通过地理信息平台及无人机摄影时的GNSS位置信息可实现违规行为的自动预警和快速定位。目前广州、重庆的轨道交通保护部门展开了无人机辅助的保护区巡检试验。无人机辅助巡检模式能有效减少巡检人员的数量，实现质量标准的统一，节约企业成本，提高巡检效率。同时相比于车载移动实景巡检，无人机辅助巡检具有空中优势，有助于发现更多控制保护区内的违规行为。

2.4 智能视频监控巡检

无论是车载移动实景巡检还是无人机辅助巡检，虽然提高了巡检的自动化程度，但仍主要是进行周期性的巡检，无法实现全天候的不间断实时巡检。随着物联网、大数据、云存储及人工智能等现代化技术的快速发展，以网络化、高清化、集成化及智能化等为特征的智能视频监控技术得到了快速发展。在轨道交通线网保护及安全运营需求不断提升的情况下，智能视频监控技术在轨道交通控制保护区管理中具有广泛的应用前景。依托智能视频监控技术构建一套控制保护区路面智能监控系统，对于实现轨道交通保护区安全隐患的及时发现、快速处置及动态监管具有重要意义。通过利用轨道交通沿线的既有视频监控系统或新建监控基础设施，可适应轨道交通沿线复杂多样的环境，实现控制保护区的实时可视化远程巡检。同时，可结合深度学习等人工智能技术，对视频监控系统拍摄的影像进行实时分析，从而实现违规作业行为的实时自动识别与处理。采用智能监控系统可实现全天候、全方位的安全巡检，通过对轨道交通沿线安全状态进行实时把控，不仅可实现事件信息采集的精确化、信息传递过程的网络化、监督管理过程的实时化，还可降低企业成本，提高部门管理水平和工作效率，提升轨道交通安全运营保障能力。

3 结束语

文章从城市轨道交通安全运营角度出发，结合轨道交通控制保护区的规定及主要城市的轨道交通控制保护区管理情况，论述了主要控制保护区内违规事件的巡检模式。人工现场巡查虽是当前的主要模式，但是存在诸多不足，效率更高的车载移动实景巡检、无人机辅助巡检及智能视频监控巡检等模式为巡检提供了新思路。随着人工智能技术的快速发展，自动化、智能化的城市轨道交通控制保护区巡检模式必将成为主流。