智能巡检技术在轨道交通中的应用效果分析

摘要：随着近年来我国经济体量的增长和科技水平的提升，各地区的轨道交通体系也得到迅猛发展。而随着轨道交通车辆的数量增多、行车频次加大，给轨道交通安全管理工作带来了更大的压力。如何有效对所有轨道交通车辆和线路隧道进行高效、高质量的安全检查是各城市轨道交通管理部门面临的重要问题。智能巡检技术是基于人工智能技术和自动控制技术所研发的新型监测技术，将智能巡检技术用于轨道交通安全管理中能够提高巡检效率和质量，从而提高轨道交通体系的安全性，为城市公共交通提供更好的保障。同时采用智能巡检技术还能够减小工作人员的工作强度和工作压力，实现轨道交通安全管理的自动化转型。该文针对智能巡检技术在轨道交通中的应用效果进行分析，并对智能巡检技术的实际应用情况加以研究，旨在助力提升城市轨道交通安全水平

关键词：智能巡检技术；轨道交通；应用效果

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.051

中图分类号：TP 242 文献标志码：A 文章编码：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

随着我国城市轨道交通的快速发展，保障运营安全、提高运维效率成为行业面临的重要课题。近年来，智能巡检技术作为一种新兴的运维手段，在轨道交通这一领域中得到广泛应用。城市轨道交通作为现代城市的重要交通基础设施，承担着巨大的运输任务，随着运营里程的不断延长和乘客流量的持续增长，轨道交通运维面临着前所未有的挑战。传统的人工巡检方式在效率、准确性和安全性等方面已无法满足日益增长的运维需求，而智能巡检技术可以实现对轨道交通设施的快速、全面巡检，确保设施安全运行。相较于传统人工巡检方式，智能巡检技术具有较高的巡检效率，可以节省大量人力物力，推动轨道交通运维模式由传统的人工巡检向自动化、智能化运维的转型。

1 智能巡检技术概述

智能巡检技术是基于机器视觉、机器人控制、嵌入式计算、人工智能等核心技术开发的一种自动化检测技术，可以实时监测设备状态，提前发现安全隐患，提高应急响应能力，从而保障乘客安全。它通过高清二维/三维成像、音频采集、自主导航、深度学习、数字孪生等技术手段对地铁列车各部件进行自动检测，并形成检测报表，用于运维人员溯源分析。智能巡检机器人可以自动完成对列车各部件的检测，无须人工干预，大大提高了巡检效率，以此来减少人工巡检的需求，节省运维人员培训成本，提高劳动生产率。随着轨道交通网络的不断扩大，定期巡检对于及早发现轨道列车的安全风险具有重要意义。统计数据显示，2021年我国轨道交通运营里程达到8 708 km，同比增长15.41%。采用传统的人工巡检方式在实时性、精确性和人力成本方面存在一定的局限性。随着技术的不断发展和创新，智能巡检技术将在轨道交通领域发挥更大的作用，为我国城市轨道交通的可持续发展提供有力支持[1]。

2 智能巡检技术在轨道交通中的应用

2.1 智能巡检机器人的应用

智能巡检机器人作为一种自动化的运维技术装备，可以在无人情况下进行24 h全天候巡检，确保轨道交通设施的安全运行。通过对隧道、道床、钢轨、扣件等基础设施的自动化巡检，以及对车辆限界、设备状态的实时监测，智能巡检机器人可以及时发现安全隐患，提高运维效率。在智能巡检机器人作业过程中，可以通过客户端软件在不同的浏览器或服务器上控制和监控智能巡检机器人的动作。通过智能巡检机器人对轨道交通设备进行全方位、无死角的检查，可以及时发现和处理设备异常，确保轨道交通的安全运营。

智能巡检机器人的主要功能是沿着预定的行进路径，在客户所指定的位置对车下的维修点进行检测，并运用智能化的方式对车下部件运行的状态进行判断，可适应复杂环境，实现数据化、自动化管理。智能巡检机器人运用先进的传感器、导航、定位技术和摄像头等设备，结合人工智能算法实现对特定区域进行自动检测和监测的设备，如果出现异常部位，会自动发出警报。现如今，智能巡检机器人在多个行业和领域中有着广泛的应用，尤其是那些对安全性、效率和精确度有高要求的场景，利用智能机械设备代替人工日常维护工作是当前城市轨道交通维护保障工作的发展趋势[2]。

2.2 智能巡检系统

轨道智能巡检系统包括拍摄系统、图像存储传感器、融合中心、主服务器、图像分析识别软件等，是一种利用高科技手段提高轨道交通安全性的创新系统，这种智能感知巡检模式可以自主识别风险点，大大提升了安全管理的效率和准确性。通过无人机和地下量子精密测量设备的配合，以及人工智能模型的实时计算，实现了巡检过程的自动化和智能化。相较于传统的人工巡检方式，智能巡检系统大幅减少了对人力的需求，尤其是在高空和地下等特殊环境中，无人机和智能设备的应用可以避免巡检人员面临的风险。且无人机具有视野开阔、巡检速度快等优势，结合高精度测量技术和智能算法，能够全面、准确地识别设备安全隐患，实现对轨道交通保护区全方位、全天候的监控，无论是地面还是地下，都可以做到无死角覆盖，确保轨道交通运营的安全性。轨道智能巡检系统整合了低空智能巡检和量子精密测量两大核心技术。无人机负责低空实时监测地面情况，具有速度快、视野广等优势，能够自动识别各种风险点，如大型施工机械、车辆和违规操作等，从而提高轨道保护区安全管理效率。而量子精密测量技术则用于监测地下情况，负责预警地下情况，确保地下安全，这两者都装备了智能算法大脑，通过分工协作，实现对轨道安全全方位监控与预警。轨道检查需要对钢轨、连接件、道岔、枕木、轨座等进行巡检，并检查有无异物侵入、轨道干扰等情况，工作人员需要根据国家标准，检验间隔周期不超过1周。这种全空间智能感知巡检系统不仅大幅减少了对人力的需求，提高了巡检质量，还为乘客安全出行提供了更坚实的保障[3]。

2.3 图像识别技术的应用

图像识别技术是智能巡检系统的重要组成部分，通过对轨道交通设施的图像采集、处理和分析，可以实现对设施状态的智能识别。例如，高清摄像机可以用于检测车底的指针表计、数显表等设备，自动识别并上传数据，实时生成报表和趋势曲线，及时报警。通过对设备轴承温度、管道泄漏、变压器接头温度等参数的实时监测，可以有效发现设备故障，提高运维效率。轨道交通工务智能运维可以提高运维效率，它通过传感器、图像识别等技术对轨道设施和设备进行监测，利用算法分析大数据找出潜在故障，实现设备状态评估和故障预测。在地铁站和列车内，图像识别技术可用于自动识别安全风险，如未经授权的人员、可疑物品或异常行为，通过与安保人员进行实时配合，提高轨道交通的安全性，并由工作人员对其数据及信息进行全面评估。与面扫描相机相比，线扫描相机可以连续捕捉移动物体，且不会产生重叠区域，所以轨道智能巡检系统采用线阵相机。图像识别技术还可用于提升乘客服务体验，通过自动识别人脸来加速安检流程或者识别乘客需求，提供个性化的服务建议，如福建省首辆超级虚拟轨道列车所使用的自动驾驶系统，将图像识别技术和北斗定位技术结合，能够感知地面上的虚拟轨道，实现自动驾驶，并对乘客数量、流量进行分析，帮助运营部门更好地调配资源，优化运营策略[4]。

2.4 轨道巡检系统的应用

截至2021年4月，我国城市轨道交通运营总里程为

7 546.9 km，其中城市轨道交通营业线总长度为6 280.8 km。由于轨道交通的运营里程快速增长，地铁运行安全风险问题日益凸显，各级管理单位在对轨道、隧道、线路等设施的安全监测中存在着很大压力。检查系统按检查速度55 km/h、工作时间3 h计算，准备和停放车辆接受检查的时间大约为1 h。为了排除故障并消除问题、病害和隐患，保证相关设备及仪器在使用环境中的安全，工作人员需要利用自动化检测车辆或无人机进行轨道监测，并实时监测轨道状况，及时发现并处理安全隐患，有助于提高铁路运输的效率和安全性，在保障列车运行的安全的同时，也是现代铁路交通管理中不可或缺的一部分。

3 智能巡检技术的应用效果分析

3.1 提高检修效率

随着传感器技术的进步、人工智能算法的优化以及网络通信技术的升级，智能巡检技术将在轨道交通领域得到更广泛的应用。智能巡检机器人可以自动完成对相关项目的检测，使一列地铁列车检测下来所需时间大幅缩短，提高了检修效率。智能巡检技术利用云计算、大数据等先进技术，实现了轨道交通设备巡检的自动化、智能化，通过自动识别、上传、生成报表和趋势曲线，智能巡检机器人能够快速反应轨道交通设备的状态，为运维决策提供有力支持，提高运维效率。此外，智能巡检机器人搭载了高清可见光摄像机、红外成像仪等设备，结合图像识别技术和大数据分析，可以对轨道交通设备进行精确的故障诊断。通过实时将巡检数据传送至监控中心，智能机器人实现了远程巡检，降低了人工巡检中可能出现的诊断失误[5]。

3.2 降低人力成本

智能巡检技术在轨道交通中的应用场景主要包括列车车底关键部件的自主巡检、实时数据采集与分析、设备状态的监测等。目前，我国部分城市地铁已开始试点应用智能巡检机器人，如京港地铁17号线次渠南停车场就率先试点应用了列车智能巡检机器人。由于传统的轨道交通运维工作人力成本较高，而智能巡检技术的应用可以大大节省人力物力，智能巡检技术将在跨区域运维、无人驾驶列车、运维大数据平台建设等方面得到应用，为轨道交通行业提供更多技术支持。此外，智能巡检机器人可以实现远程巡检，可将巡检后的数据能及时从监测点实时传送到监控中心，完全实现无人化作业模式，进一步节省了地铁运维工作中大量的人力、物力、成本。智能巡检机器人能够代替人工进行重复性、高危险性的巡检工作，使运维人员从烦琐的巡检任务中解脱出来，专注于其他关键任务。

3.3 保障乘客安全

随着技术的不断发展和应用场景的拓展，智能巡检技术将在轨道交通领域发挥更大的作用，为我国城市轨道交通的快速发展提供有力支持。而在轨道交通运作的过程中，智能巡检技术可以实时监测设备状态，提前发现安全隐患，提高应急响应能力。例如，通过智能巡检机器人搭载的红外成像仪，可以对转机轴承温度、保温蒸汽管道压力、变压器等设备的接头温度进行测量，及时发现异常情况，确保乘客安全。智能巡检机器人能够24 h全天候无死角地进行故障排除，与人工巡检相比，智能巡检技术能在第一时间发现设备隐患，为故障诊断和处理提供准确的信息，提高了轨道交通的安全性，也推动着轨道交通行业的发展。

4 结束语

随着人工智能等技术的发展，智能巡检机器人的智能化程度将不断提高，可完成更复杂的运维任务。目前，智能巡检技术在轨道交通中的应用效果显著，可以及时发现轨道交通设施的安全隐患，对故障设备提前进行维修和更换，提高了运维效率、降低了人力成本、保障了运营安全。未来，智能巡检技术将与其他技术（如物联网、大数据、云计算等）进一步融合，实现更高效、更智能的运维管理，通过实时监测和数据分析，可以有效预防事故的发生，提高行车安全性。

参考文献

[1] 王春茶，黄继辉．智能巡检系统在城市轨道状态巡检的应用[J]．武夷学院学报，2023，42（12）：58-63．

[2] 汪喆．智能巡检机器人关键技术与应用方案[J]．城市轨道交通研究，2023（S1）：102-105．

[3] 傅兵，袁若芩，张宇，等．智能巡检技术在地铁隧道中的应用[J]．交通建设与管理，2022（4）：74-76．

[4] 牛涛，张辉．城市轨道交通智能运维系统方案研究[J]．铁道运输与经济，2022，44（4）：99-105．

[5] 张山，王金路．城轨变电站智能巡检技术与应用[J]．工程机械文摘，2020（1）：28-31．