盧春房 馬戰(zhàn)國(guó) 蔡超勛

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

智能鐵路是現(xiàn)代新技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，是鐵路運(yùn)輸必然的發(fā)展方向。我國(guó)已提出智能鐵路技術(shù)體系，智能鐵路的總體框架包含智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)三大系統(tǒng)［1-3］。鐵路線路設(shè)備智能運(yùn)維是智能鐵路的重要組成部分，通過(guò)人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，提升鐵路線橋隧固定設(shè)施及自然環(huán)境等的狀態(tài)感知，掌握基礎(chǔ)設(shè)施劣化機(jī)理及演變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修，提高養(yǎng)護(hù)維修效率，降低運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)測(cè)、預(yù)警，突出超前防范，整體提升鐵路運(yùn)行安全保障能力。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外逐步開(kāi)展了線路設(shè)備智能感知技術(shù)的研究。文獻(xiàn)［4］提出高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)監(jiān)測(cè)體系框架，應(yīng)用高速綜合檢測(cè)列車(chē)、綜合巡檢車(chē)、運(yùn)營(yíng)動(dòng)車(chē)組搭載檢測(cè)設(shè)備等移動(dòng)檢測(cè)，關(guān)鍵設(shè)備固定監(jiān)測(cè)和空天遙測(cè)等手段，全覆蓋感知高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)。文獻(xiàn)［5-6］探索了利用BIM（Building Information Modeling）術(shù)搭建橋梁運(yùn)維管養(yǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于BIM的信息存儲(chǔ)、傳遞和關(guān)聯(lián)。文獻(xiàn)［7-10］研究了以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制為核心的智能運(yùn)維平臺(tái)，提出分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之間的業(yè)務(wù)邏輯過(guò)程實(shí)現(xiàn)設(shè)備履歷自動(dòng)更新、維修計(jì)劃差異化等。

朔黃鐵路作為我國(guó)“西煤東運(yùn)”重載煤運(yùn)通道，地質(zhì)地形條件復(fù)雜，線路曲線半徑小，坡度大。列車(chē)運(yùn)行密度高、編組長(zhǎng)，主要開(kāi)行2萬(wàn)t重載列車(chē)，2021年年運(yùn)量已達(dá)3.2億t。在重載列車(chē)的頻繁作用下，線路設(shè)備狀態(tài)惡化速率加大，給重載列車(chē)的安全運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了一定的隱患。本文結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、北斗、5G等技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，從朔黃鐵路線路設(shè)備智能運(yùn)維需求出發(fā)，搭建了重載鐵路線路智能感知體系架構(gòu)，規(guī)劃了智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)平臺(tái)及應(yīng)用的主要發(fā)展方向與技術(shù)性能。

1 體系框架

重載鐵路線路基礎(chǔ)設(shè)施主要包括軌道、路基、橋涵、隧道等。目前我國(guó)重載鐵路線路基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)采用移動(dòng)檢測(cè)和靜態(tài)檢測(cè)相結(jié)合方式，移動(dòng)檢測(cè)有綜合檢測(cè)車(chē)、鋼軌探傷車(chē)等，靜態(tài)檢測(cè)以人工檢查為主。線路設(shè)備修理采用周期修與狀態(tài)修相結(jié)合的維修方式。傳統(tǒng)線橋隧設(shè)備檢測(cè)智能化程度低、檢測(cè)監(jiān)測(cè)效率低，信息共享程度低，數(shù)據(jù)分析深度不足，難以滿足“狀態(tài)修、精確修、預(yù)防修”要求。

朔黃重載鐵路線路基礎(chǔ)設(shè)施智能感知體系框架應(yīng)以設(shè)備安全和智能運(yùn)維需求為導(dǎo)向。結(jié)合既有綜合檢測(cè)車(chē)、鋼軌探傷、雷達(dá)檢測(cè)等移動(dòng)檢測(cè)，靜態(tài)檢測(cè)、固定監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對(duì)檢測(cè)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)管理、病害庫(kù)、設(shè)備狀態(tài)評(píng)估與運(yùn)維決策等方面存在的薄弱環(huán)節(jié)，融合應(yīng)用北斗、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)技術(shù)，以移動(dòng)檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為主導(dǎo)，搭建基于“空天車(chē)地”一體化智能感知體系框架，實(shí)現(xiàn)線路基礎(chǔ)設(shè)施“自感知、自診斷、自評(píng)估、自決策”的目標(biāo)。

通過(guò)研發(fā)橋梁智能巡檢機(jī)器人、隧道智能檢測(cè)車(chē)、線路全天候檢測(cè)車(chē)、空天遙測(cè)與無(wú)人機(jī)巡檢等新型智能化感知系統(tǒng)，以及既有檢測(cè)監(jiān)測(cè)裝備智能化提升技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線路基礎(chǔ)設(shè)施自感知與自診斷。應(yīng)用BIM，GIS（Geographic Information System）、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，研發(fā)數(shù)字化、可視化的大數(shù)據(jù)資源管理與應(yīng)用平臺(tái)，平臺(tái)具備檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資源管理、業(yè)務(wù)處理和應(yīng)用展示等功能，實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)融合、多維度、全壽命周期的線路設(shè)備精細(xì)化運(yùn)維管理。重載鐵路線路設(shè)備智能感知體系框架可分為智能感知層、傳輸層、資源層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層，見(jiàn)圖1，分述如下。

圖1 重載鐵路線路智能感知體系框架

1）智能感知層。朔黃鐵路由于軸重、運(yùn)輸密度大，在重載列車(chē)的頻繁作用下線路基礎(chǔ)設(shè)施服役狀態(tài)變化快。應(yīng)用衛(wèi)星遙感、北斗、無(wú)人機(jī)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，建立空天車(chē)體一體化智能感知是實(shí)現(xiàn)線路設(shè)備全面感知、實(shí)時(shí)診斷、安全預(yù)警、智能運(yùn)維決策的前提和重要手段。感知層按類(lèi)型可分為移動(dòng)檢測(cè)、固定監(jiān)測(cè)、人工檢查三大類(lèi)［4］。

2）傳輸層。傳輸層采用專(zhuān)網(wǎng)（LTE-R）、公網(wǎng)（4G、5G）、車(chē)地?zé)o線傳輸、衛(wèi)星通信等無(wú)線和有線傳輸方式［11］，將感知層獲取的海量數(shù)據(jù)信息，及時(shí)安全傳輸至各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，為大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)歸集共享奠定基礎(chǔ)。

3）資源層與業(yè)務(wù)應(yīng)用層。實(shí)現(xiàn)資源管理、業(yè)務(wù)處理和應(yīng)用展示，包括資源層（檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)、生產(chǎn)維修數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)）、業(yè)務(wù)層（數(shù)據(jù)管理、算法管理、病害管理和決策分析服務(wù)）、應(yīng)用層（大屏顯示、預(yù)警分析、趨勢(shì)分析、狀態(tài)評(píng)估和維修建議）。

2 智能感知技術(shù)

2.1 線路設(shè)備空天車(chē)地一體化智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)架構(gòu)

融合應(yīng)用既有綜合檢測(cè)車(chē)、鋼軌探傷、雷達(dá)檢測(cè)等移動(dòng)檢測(cè)和靜態(tài)檢測(cè)技術(shù)，建立朔黃鐵路線路設(shè)備監(jiān)測(cè)對(duì)象（軌道、橋梁、隧道、路基、環(huán)境災(zāi)害）各實(shí)體要素的空天車(chē)地一體化檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)，其技術(shù)架構(gòu)見(jiàn)圖2，新研發(fā)的用淺紅色表示。

圖2 線路設(shè)備空天車(chē)地一體化智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)架構(gòu)

1）“天”基平臺(tái)災(zāi)害與地表變形監(jiān)測(cè)技術(shù)。朔黃重載鐵路線路跨度大，沿線地質(zhì)地形復(fù)雜，應(yīng)用天基平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)大區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害、大范圍地表變形監(jiān)測(cè)最直接有效的手段之一。“天”類(lèi)星載平臺(tái)監(jiān)測(cè)技術(shù)包括了合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR）、GNSS（Global Navigation Satellite System）衛(wèi)星定位技術(shù)、高分辨率衛(wèi)星等。

2）“空”類(lèi)環(huán)境狀態(tài)感知與病害巡檢技術(shù)。主要包括機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)（Light Laser Detection and Ranging，LIDAR）、無(wú)人機(jī)攝影等?？蛇M(jìn)行鐵路沿線三維激光掃描、高精度數(shù)字地面建模、高精度（厘米級(jí)）的垂直測(cè)量和傾斜測(cè)量，同時(shí)結(jié)合人工智能以及深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，可用于重點(diǎn)區(qū)域?yàn)?zāi)害篩查以及線橋隧病害巡檢。

3）“車(chē)”類(lèi)移動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。主要指以各類(lèi)檢測(cè)車(chē)、運(yùn)營(yíng)貨車(chē)為基礎(chǔ)載體，通過(guò)安裝各類(lèi)傳感器、數(shù)據(jù)采集和分析處理系統(tǒng)對(duì)線路設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。需重點(diǎn)研發(fā)測(cè)試貨車(chē)、隧道檢測(cè)車(chē)、橋梁巡檢機(jī)器人等智能化移動(dòng)檢測(cè)裝備，研究基于動(dòng)力響應(yīng)的軌道幾何狀態(tài)評(píng)估、鋼軌廓形評(píng)估等既有綜合檢測(cè)系統(tǒng)功能提升技術(shù)。

4）地面基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)技術(shù)。針對(duì)線路設(shè)備重點(diǎn)區(qū)段，研發(fā)道岔尖軌、路基邊坡、隧道洞口、小半徑曲線軌道等長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)技術(shù)，提高設(shè)備安全監(jiān)控能力。

在這一架構(gòu)規(guī)劃下，考慮既有檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用情況，需研發(fā)適用于朔黃鐵路的北斗技術(shù)+空天衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)技術(shù)、移動(dòng)檢測(cè)、地面檢測(cè)等低功耗、高靈敏度、寬量程、易維護(hù)、高耐久性等智能感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)線路設(shè)備智能感知與診斷，提升設(shè)備安全服役性能。

2.2 移動(dòng)檢測(cè)

2.2.1 測(cè)試貨車(chē)

在朔黃鐵路運(yùn)營(yíng)貨車(chē)上安裝貨車(chē)動(dòng)力響應(yīng)感知設(shè)備，研發(fā)應(yīng)用自發(fā)電和智能數(shù)據(jù)采集、診斷裝置，研究基于貨車(chē)動(dòng)力響應(yīng)的線路病害智能評(píng)價(jià)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可對(duì)軌道短波病害、軌道幾何不平順和結(jié)構(gòu)病害、貨車(chē)運(yùn)行品質(zhì)等進(jìn)行智能檢測(cè)和診斷，實(shí)現(xiàn)線路設(shè)備全天候、全工況的檢測(cè)評(píng)估，保障運(yùn)輸安全。主要智能化功能包括：①應(yīng)用GNSS、陀螺儀和動(dòng)力性能綜合定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)病害精準(zhǔn)定位；②研發(fā)應(yīng)用低功耗傳感器、軸端自供電、智能采集和車(chē)載處理終端，實(shí)現(xiàn)線路病害的智能采集與診斷；③智能識(shí)別并量化評(píng)估鋼軌表面波磨、擦傷、轍叉掉塊等短波不平順，為軌道病害識(shí)別、針對(duì)性整治措施的制定提供依據(jù)；④智能識(shí)別軌道不平順和典型基礎(chǔ)病害，評(píng)價(jià)貨車(chē)運(yùn)行穩(wěn)定性和運(yùn)行品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)線路病害全天候?qū)崟r(shí)檢測(cè)，保障運(yùn)輸安全。

2.2.2 隧道智能檢測(cè)車(chē)

基于線陣成像和激光掃描技術(shù)研制隧道襯砌表觀狀態(tài)快速采集系統(tǒng)，構(gòu)建隧道襯砌典型病害樣本庫(kù)，基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)病害的自動(dòng)識(shí)別和特征提取。應(yīng)用BIM模型實(shí)現(xiàn)病害的三維展示，研發(fā)隧道襯砌病害數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，具備病害特征、圖片、限界等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成管理以及病害的歷史對(duì)比分析等功能，實(shí)現(xiàn)隧道表觀和限界的無(wú)人化、快速移動(dòng)巡檢，提高檢測(cè)效率，大幅減少巡檢人員。檢測(cè)車(chē)可實(shí)現(xiàn)隧道襯砌表觀、基底、限界等全面檢測(cè)。主要智能化功能有：①實(shí)現(xiàn)隧道襯砌表觀裂縫、掉塊、滲漏水、夾塊、掛冰及限界的智能檢測(cè)與識(shí)別；②高分辨率圖像快速采集，可實(shí)現(xiàn)100 km/h速度內(nèi)清晰成像和速度變化時(shí)圖像的自適應(yīng)成像；③實(shí)現(xiàn)隧道裂縫、剝落（掉塊）、滲漏水等多種類(lèi)型和多種尺度（0.1~1.0 m）襯砌病害的智能識(shí)別和特征提?。虎芑诋愇患す鈾z測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)道床煤灰狀態(tài)采集和厚度的智能識(shí)別；⑤應(yīng)用激光掃描技術(shù)獲取隧道襯砌三維點(diǎn)云，實(shí)現(xiàn)隧道限界智能檢測(cè)與分析。

2.2.3 無(wú)人機(jī)智能巡檢設(shè)備

應(yīng)用無(wú)人機(jī)、三維激光、高清攝像等，研發(fā)包含飛行平臺(tái)、病害智能識(shí)別、數(shù)據(jù)管理等功能的線橋隧一體化無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)。構(gòu)建線橋隧典型設(shè)備病害庫(kù)，應(yīng)用圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，開(kāi)展病害智能識(shí)別。實(shí)現(xiàn)條件艱險(xiǎn)地段高墩橋梁結(jié)構(gòu)、隧道洞口高陡仰坡、路基等區(qū)段的智能巡檢，提高檢測(cè)效率，降低巡檢人員工作風(fēng)險(xiǎn)。主要智能化功能包括：①巡檢路徑智能規(guī)劃。精確獲取地理坐標(biāo)，輔助飛行人員對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行巡檢路徑規(guī)劃，與BIM+GIS模型結(jié)合，直觀呈現(xiàn)巡檢路徑效果。②病害智能識(shí)別。實(shí)現(xiàn)混凝土梁裂縫、傷損，鋼桁梁主桁外立面、上平聯(lián)頂面鋼構(gòu)件銹蝕、螺栓構(gòu)件缺失，隧道洞口仰坡危巖落石、坡面防護(hù)和排水結(jié)構(gòu)病害，路基邊坡、支擋結(jié)構(gòu)、排水設(shè)備等病害的智能識(shí)別。③巡檢數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。具備航跡規(guī)劃、飛行管理、數(shù)據(jù)管理等功能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程、無(wú)人機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)一體化管理。

2.3 固定監(jiān)測(cè)

2.3.1 基于北斗的路基邊坡和隧道洞口仰坡監(jiān)測(cè)

針對(duì)朔黃鐵路高陡邊坡、易受洪水沖刷區(qū)段邊坡以及重點(diǎn)隧道洞口仰坡，應(yīng)用北斗高精度定位技術(shù)，布設(shè)地表位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路基邊坡和隧道洞口仰坡穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地表位移，結(jié)合形變速率、累計(jì)形變量等指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)預(yù)測(cè)預(yù)警。

2.3.2 道岔尖軌裂紋監(jiān)測(cè)

針對(duì)道岔區(qū)尖軌裂紋難于檢測(cè)的難題，應(yīng)用超聲導(dǎo)波技術(shù)，研發(fā)道岔尖軌裂紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?；诘啦礓撥墦p傷前后導(dǎo)波傳遞特性的差異，采用小波包分解和重構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)尖軌裂紋智能監(jiān)測(cè)與識(shí)別，實(shí)現(xiàn)道岔鋼軌裂紋實(shí)時(shí)智能監(jiān)測(cè)和診斷，保障運(yùn)輸安全。

3 數(shù)據(jù)匯集與智能應(yīng)用

應(yīng)用BIM、GIS、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，研發(fā)工務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖3。系統(tǒng)功能涵蓋設(shè)備全壽命周期管理、檢測(cè)監(jiān)測(cè)一體化管理、設(shè)備狀態(tài)智能評(píng)估與運(yùn)維決策、安全生產(chǎn)管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等五大功能模塊。建立與既有系統(tǒng)接口規(guī)范，融合應(yīng)用工務(wù)設(shè)備既有管理系統(tǒng)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心，實(shí)現(xiàn)工務(wù)設(shè)備數(shù)字化與生產(chǎn)流程數(shù)字化、全壽命周期精細(xì)化管理、智能運(yùn)維決策和安全生產(chǎn)閉環(huán)管理。該系統(tǒng)可提高運(yùn)維效率，降低運(yùn)維成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

圖3 工務(wù)設(shè)備智能運(yùn)維系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 設(shè)備全壽命周期管理

3.1.1 基于GIS的線路設(shè)備一張圖

將設(shè)備臺(tái)賬、檢測(cè)監(jiān)測(cè)、歷史維修、通過(guò)總質(zhì)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)基于GIS的線路設(shè)備全壽命周期管理［12］。通過(guò)病害空間分布、詳情查詢統(tǒng)計(jì)、維修追蹤、設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)價(jià)、設(shè)備檢修全過(guò)程信息追溯等功能，對(duì)線路設(shè)備全生命周期信息進(jìn)行可視化管理與多維度分析。

3.1.2 基于BIM+GIS的橋隧設(shè)備一張圖

基于BIM+GIS的三維可視化一張圖管理，以BIM模型構(gòu)件為載體，高效集成橋隧設(shè)備設(shè)計(jì)圖紙，建設(shè)、加固改造、履歷信息，檢測(cè)數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息動(dòng)態(tài)更新和可視化展示、時(shí)間歷程與空間分布等不同維度對(duì)比分析，以及自動(dòng)生成相關(guān)報(bào)告等［13］。應(yīng)用三維GIS信息，融合橋梁鄰近區(qū)域三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)橋隧設(shè)備三維可視化管理。

3.2 檢測(cè)監(jiān)測(cè)一體化管理

制定工務(wù)設(shè)備檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，融合移動(dòng)檢測(cè)、定點(diǎn)監(jiān)測(cè)、人工檢查巡檢的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，建立工務(wù)設(shè)備數(shù)據(jù)資源池（數(shù)據(jù)庫(kù)），開(kāi)展全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一體化管理與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)一體化資產(chǎn)管理，解決既有系統(tǒng)的“信息孤島”問(wèn)題。開(kāi)展數(shù)據(jù)挖掘與分析，實(shí)現(xiàn)軌道幾何、探地雷達(dá)、動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)的多維度綜合分析應(yīng)用。管理系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)管理、自動(dòng)校驗(yàn)、報(bào)告自動(dòng)生產(chǎn)、融合分析等功能，為工務(wù)設(shè)備的智能運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3 智能狀態(tài)評(píng)估、預(yù)測(cè)預(yù)警與運(yùn)維決策

應(yīng)用大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，構(gòu)建融合多源數(shù)據(jù)的工務(wù)設(shè)備評(píng)估指標(biāo)體系和數(shù)字化評(píng)估模型，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估預(yù)測(cè)以及智能維修決策［14-15］。該模塊具備軌道單元、鋼軌修理、大機(jī)清篩搗固、道岔、路基以及橋隧狀態(tài)評(píng)估與運(yùn)維決策等功能。

3.3.1 線路設(shè)備狀態(tài)評(píng)估

分析道床臟污指數(shù)的主要影響因素并建立預(yù)測(cè)模型，綜合生產(chǎn)資源、維修能力等生產(chǎn)實(shí)際因素，智能生成大機(jī)清篩計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)大機(jī)清篩智能決策；建立線路質(zhì)量分級(jí)管理標(biāo)準(zhǔn)和大機(jī)搗固質(zhì)保期模型，實(shí)現(xiàn)軌道質(zhì)量狀態(tài)預(yù)測(cè)和大機(jī)搗固智能決策，形成基于維修經(jīng)濟(jì)性的全線路最優(yōu)化大機(jī)搗固計(jì)劃；基于人工智能算法，融合考慮軌道設(shè)備狀態(tài)多源數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)軌道設(shè)備狀態(tài)的智能分析以及養(yǎng)護(hù)維修方案的智能決策。建立基床、邊坡、排水等路基設(shè)備評(píng)價(jià)指標(biāo)及量化方法，形成路基維修計(jì)劃的智能決策。

3.3.2 橋隧設(shè)備狀態(tài)評(píng)估與運(yùn)維決策

建立統(tǒng)一的病害分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化描述，智能評(píng)定病害等級(jí)。綜合隧道檢測(cè)車(chē)、綜合檢測(cè)車(chē)等檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合建設(shè)、維修歷史數(shù)據(jù)，利用模糊綜合評(píng)判法、層次分析法開(kāi)展橋隧區(qū)段狀態(tài)綜合評(píng)級(jí)和運(yùn)維決策。

3.4 工務(wù)安全生產(chǎn)數(shù)字化與閉環(huán)管理

結(jié)合現(xiàn)有規(guī)章制度、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、安全規(guī)范，在設(shè)備狀態(tài)評(píng)定結(jié)果與運(yùn)維決策分析基礎(chǔ)上，建立計(jì)劃編制、作業(yè)任務(wù)下發(fā)、實(shí)時(shí)作業(yè)監(jiān)控、質(zhì)量回檢、評(píng)價(jià)分析等工務(wù)安全生產(chǎn)全業(yè)務(wù)數(shù)字化流程［16-19］，實(shí)現(xiàn)工務(wù)安全生產(chǎn)流程數(shù)字化和閉環(huán)管理?；谠O(shè)備歷史數(shù)據(jù)和作業(yè)質(zhì)量，通過(guò)數(shù)據(jù)融合對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)作業(yè)工時(shí)、備品備件的精細(xì)化管理。

應(yīng)用狀態(tài)評(píng)估和運(yùn)維決策數(shù)據(jù)，自動(dòng)形成計(jì)劃建議和方案，編制生成維修計(jì)劃。制訂統(tǒng)一工務(wù)作業(yè)票模板，實(shí)時(shí)進(jìn)行作業(yè)票表單內(nèi)容的自動(dòng)關(guān)聯(lián)填充、內(nèi)容核對(duì)校驗(yàn)、邏輯判斷處理，提高工作效率。通過(guò)接入“天網(wǎng)視頻監(jiān)控”等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況的“數(shù)字鏡像”，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全監(jiān)控能力。將檢測(cè)結(jié)果、作業(yè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳回系統(tǒng)，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)分析、評(píng)價(jià)考核結(jié)果，并將維修作業(yè)信息納入臺(tái)賬變更、履歷信息等，實(shí)現(xiàn)維修生產(chǎn)數(shù)字化閉環(huán)管理。

4 結(jié)論

1）分析朔黃鐵路線路設(shè)備運(yùn)維管理現(xiàn)狀與智能運(yùn)維需求，建立適用于朔黃鐵路線路設(shè)備智能感知體系框架，包括智能感知層、傳輸層、資源層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)融合、多維度、全壽命周期的線路設(shè)備智能感知與運(yùn)維決策，推進(jìn)線路設(shè)備由周期修向狀態(tài)修轉(zhuǎn)變。

2）融合應(yīng)用既有綜合檢測(cè)車(chē)、鋼軌探傷、雷達(dá)檢測(cè)等檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)，應(yīng)用北斗、無(wú)人機(jī)、人工智能等，構(gòu)建空天車(chē)地一體化智能檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)架構(gòu)，提出了測(cè)試貨車(chē)、隧道檢測(cè)車(chē)、無(wú)人機(jī)巡檢、橋梁巡檢機(jī)器人等智能化檢測(cè)監(jiān)測(cè)的主要功能與技術(shù)性能。

3）應(yīng)用BIM、GIS、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，提出數(shù)據(jù)匯集與平臺(tái)應(yīng)用層的技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能感知數(shù)據(jù)的匯集與業(yè)務(wù)應(yīng)用。系統(tǒng)功能規(guī)劃了設(shè)備全壽命周期管理、檢測(cè)監(jiān)測(cè)一體化管理、設(shè)備狀態(tài)智能評(píng)估與運(yùn)維決策、安全生產(chǎn)管理等功能模塊，為實(shí)現(xiàn)重載鐵路線路設(shè)備智能運(yùn)維提供支撐。