为地铁隧道做智慧“体检”

在北京城建勘测设计研究院，有这样一群年轻人——他们于2019年底成立了城市智能感知与精密测量工程技术中心（以下简称“智能感知中心”），将传感器技术、计算机技术运用于传统工程测量，对隧道灾害进行预测和预警，有效推动了地铁运营安全监测的智慧化发展。

让地铁运营安全监测更智慧

据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通2022年度统计和分析报告》显示，截至2022年底，中国大陆地区共开通城市轨道交通运营线路308条，运营线路总长度10287.45公里，其中，地铁运营线路8008.17公里，占比77.84%。随着城市轨道交通的发展，地铁线网分布密度和广度与日俱增，地铁运行维护检测环境愈加复杂，依靠传统监测手段检测复杂结构形变不仅耗费大量人力物力，还存在效率低、监测周期长、监测结果不完善等诸多问题。一旦不能及时检测出地铁隧道结构变形、渗漏水、墙体裂损等问题，就会为行车带来不可估量的损失。

“一定要想办法尽快解决地铁隧道结构检测数据不全、不准和不快的难题。”智能感知中心负责人唐超暗下决心。从传感器研发、数据算法编写到设备集成、技术推广，数十次方案的修改，数百个日夜的试验测试，上千万遍的迭代优化……事实证明，这个行业难题解决起来确实困难。“忙起来的时候几乎是连轴转，白天在工作室做研究，晚上地铁停运后就在现场搞测试。”智能感知中心团队中年龄最小的成员徐鹏宇回忆起研发时的经历说。

历时两年，唐超带领团队终于在2019年底攻克难点，研发出“全断面一体化隧道病害智能检测装备”。它通过特有的智能识别技术，完成了隧道结构、钢轨等数据的一次性采集，该装备能够快速检测出隧道裂损、渗水等问题，并大幅改善地铁隧道监测依赖人工巡检的现状。后期，唐超带领团队对有关软件装备不断升级，使检测效率提高了5至10倍。这项技术的广泛应用有助于地铁运营的安全建设，对轨道交通运营监测有重要价值。

“青春无问西东，奋斗自成芳华。”这是唐超最喜欢的一句话，也正是凭借这股拼劲，大家潜心研发，攻克一个又一个技术难题。唐超带领团队还研发了“移动式隧道结构病害三维激光扫描装备和技术”“亚毫米级隧道裂缝检测系统”等，这些技术成果的应用解决了长久以来检测不全、不准、不快的问题，让地铁工程建设和运营安全监测更加智慧化。

产学研合力破解“卡脖子”难题

“移动三维激光扫描仪”是地铁隧道安全检测的重要设备，它可以快速获取被检测对象的三维坐标数据及其他关键信息。但起初我国并没有地铁隧道专用的移动激光扫描仪，只能依靠从国外进口，一旦机器发生故障就需要寄回原产国进行修理。“一般等扫描仪修好就要3个月，很耽误时间。后来，我们发现武汉大学有一款公路用的扫描仪，于是展开合作，把它改造成了适合地铁隧道用的扫描仪。”唐超说这是他们第一次和武汉大学结缘，也是这一次合作，使移动激光测量设备作为常态化检测装备进入我国地铁隧道结构健康监测市场。

在研究“全断面一体化隧道病害智能检测装备”期间，团队遇到了非常棘手的问题——不同类别传感器数据无法同步到一个设备内，导致检测数据不准确。为解决这一难题，唐超带领大家查阅了各类研究文献，发现武汉大学对此早有研究。借助武汉大学提供的相关基础理论，他们最终完成了传感器数据的时空同步，解决了这个关键性难题。

“产学研合作实现了优势互补，既让高校资源得到了有效发挥，又让我们增强了技术创新实力，快速攻克核心技术难题。”唐超表示，武汉大学龚健雅院士和毛庆洲教授团队的基础理论研究，对智能感知中心的技术研发起到了有效支持。

通过校企联合、技术升级等方式，智能感知中心正在全面建立起智慧城市重要基础设施——智能感知体系。同时，他们也在积极尝试将技术成果应用到桥梁、综合管廊等地铁隧道安全检测之外的领域。

除了在研发方面与高校合作，智能感知中心还不断加强高层次人才储备，与武汉大学、中国地质大学联合培养了一批具有创新活力的科技人才。“我们的团队是一个应用研究型单位，希望通过和高校合作定向培养以及企业内部挖掘的方式储备更多懂研究、擅实操的人才。”唐超说，产学研合力对破解“卡脖子”难题至关重要，也是提升行业核心竞争力的保障。

“没有比人更高的山，没有比脚更长的路。攀登上去了才算是进步，不断攀登才不会退步。”唐超表示，“目前，我们的技术已经在北京、武汉、苏州、长春、南宁、哈尔滨等多个城市的地铁项目中落地。未来，大家还会继续研发出更多的实用技术和装备。”