城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)巡檢模式研究

廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東 廣州 510010

城市軌道交通具有運(yùn)量大、安全、準(zhǔn)時(shí)等特點(diǎn)，發(fā)展城市軌道交通是緩解城市交通擁堵的重要途徑。截至2019年12月31日，我國(guó)內(nèi)地累計(jì)有40個(gè)城市開(kāi)通城軌交通運(yùn)營(yíng)線路共計(jì)6730.27km，其中地鐵占比為77.07%。在城市軌道交通快速發(fā)展的同時(shí)，其沿線的城市建設(shè)對(duì)軌道交通結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全也產(chǎn)生了重大影響。為強(qiáng)化安全管理，全國(guó)各個(gè)城市也相繼制定了軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理的相關(guān)規(guī)定，加大了軌道交通沿線工程的施工管理力度。

雖然各級(jí)部門陸續(xù)出臺(tái)了一系列監(jiān)督管控措施，但是軌道交通運(yùn)營(yíng)線路面臨越來(lái)越多的安全威脅及隱患。在軌道交通控制保護(hù)區(qū)內(nèi)未經(jīng)軌道交通保護(hù)部門審批允許的鉆探、穿越、卸載堆載、抽取地下水、上蓋、樁基礎(chǔ)、土方施工等違規(guī)作業(yè)行為層出不窮，出現(xiàn)了多期該類違規(guī)作業(yè)導(dǎo)致地鐵隧道結(jié)構(gòu)被打穿，出現(xiàn)裂縫、變形等影響正常運(yùn)行的案例，可見(jiàn)目前我國(guó)城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理面臨的形勢(shì)十分嚴(yán)峻。為確保軌道交通設(shè)施的運(yùn)營(yíng)安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制保護(hù)區(qū)內(nèi)的違規(guī)作業(yè)，需進(jìn)行控制保護(hù)區(qū)的巡檢，同時(shí)為了提高巡檢工作的效率和質(zhì)量，降低企業(yè)成本，需對(duì)巡檢的模式展開(kāi)研究。

1 城市軌道交通保護(hù)現(xiàn)狀

為防止軌道交通沿線一定區(qū)域內(nèi)的違規(guī)施工作業(yè)行為，確保軌道交通的安全運(yùn)營(yíng)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部等主管部門頒發(fā)了一系列管理辦法及規(guī)章制度，如《城市軌道交通結(jié)構(gòu)安全保護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ/T 202—2013）、《城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理規(guī)定》等，對(duì)地鐵控制保護(hù)區(qū)的定義、保護(hù)范圍、管理內(nèi)容、沿線施工行為等均作出了明確闡述，隨后全國(guó)各個(gè)城市也相繼制定了地鐵控制保護(hù)區(qū)管理的相關(guān)規(guī)定。我國(guó)主要城市的軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理工作情況如表1所示。

表1 我國(guó)主要城市的軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理工作情況

2 控制保護(hù)區(qū)巡檢模式

2.1 人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢

人工現(xiàn)場(chǎng)巡查是當(dāng)前各大城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)巡檢的主要方式，主要以步行、文字記錄、錄音及拍照等形式發(fā)現(xiàn)巡查過(guò)程中的問(wèn)題，然后集中報(bào)送上級(jí)管理部門。人工巡查的主要不足為工作量及投入較大，但是巡查效率較低，巡查結(jié)果往往難以覆蓋所有區(qū)域，存在一些巡查遺漏的情況等，同時(shí)巡查人員自身素質(zhì)、專業(yè)素養(yǎng)等因素對(duì)巡查結(jié)果的影響較大。為了解決專職巡檢執(zhí)法隊(duì)伍人員數(shù)量不足的問(wèn)題，部分城市開(kāi)啟了專兼職相結(jié)合的巡檢模式，招聘兼職人員、發(fā)動(dòng)公眾人員參與到軌道交通的日常巡檢工作之中。為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)巡檢的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化及信息化，GIS、GNSS及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)被應(yīng)用于輔助人工巡查。對(duì)城市軌道交通建設(shè)的基礎(chǔ)資料如線路、區(qū)間、車站、附屬物等進(jìn)行GIS數(shù)據(jù)加工及數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，可形成關(guān)于城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)的專題地圖，進(jìn)而可以構(gòu)建一套保護(hù)區(qū)巡查執(zhí)法智能管理系統(tǒng)。巡查人員通過(guò)配套手持終端如智能手機(jī)等全面記錄違規(guī)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，同時(shí)結(jié)合GNSS定位技術(shù)確定違規(guī)行為的位置，并通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)違規(guī)事件進(jìn)行實(shí)時(shí)一鍵上報(bào)，便于上級(jí)管理部門及時(shí)處理。

2.2 車載移動(dòng)實(shí)景巡檢

針對(duì)人工巡檢存在的不足，如何充分利用先進(jìn)的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)軌道交通控制保護(hù)區(qū)的自動(dòng)化及智能化巡檢是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。相關(guān)研究學(xué)者及軌道交通保護(hù)部門也提出了一些新的巡檢模式，這其中就包括車載移動(dòng)實(shí)景巡檢。車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)融合了GNSS、慣性導(dǎo)航、CCD成像及激光掃描等技術(shù)，可以快速地獲取城市空間信息。在具備行車條件的城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)，利用車載移動(dòng)實(shí)景快速獲取軌道交通沿線的點(diǎn)云及影像數(shù)據(jù)，然后對(duì)所采集的數(shù)據(jù)采用后處理算法，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)違規(guī)作業(yè)行為并進(jìn)行處理。與人工巡檢相比，該模式可提高城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)巡檢的效率，但是在車輛難以到達(dá)的區(qū)域，則無(wú)法運(yùn)用該模式進(jìn)行巡檢。

2.3 無(wú)人機(jī)輔助巡檢

無(wú)人機(jī)技術(shù)近年來(lái)得到了快速發(fā)展，在多個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)的輕型無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載各種重量輕、體積小、探測(cè)精度高的傳感器，再與人工智能技術(shù)相結(jié)合，為自動(dòng)化、智能化的軌道交通控制保護(hù)區(qū)巡檢提供了新的思路。軌道交通作為線狀工程，非常適合使用旋翼無(wú)人機(jī)或固定翼無(wú)人機(jī)沿保護(hù)區(qū)進(jìn)行地表影像的快速采集。無(wú)人機(jī)根據(jù)規(guī)劃的航線采集軌道交通沿線影像數(shù)據(jù)，可對(duì)控制保護(hù)區(qū)內(nèi)的施工項(xiàng)目、作業(yè)行為及外部環(huán)境等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)管。對(duì)于采集的影像數(shù)據(jù)，利用人工智能技術(shù)對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練，可實(shí)現(xiàn)城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)內(nèi)違規(guī)作業(yè)目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別，通過(guò)地理信息平臺(tái)及無(wú)人機(jī)攝影時(shí)的GNSS位置信息可實(shí)現(xiàn)違規(guī)行為的自動(dòng)預(yù)警和快速定位。目前廣州、重慶的軌道交通保護(hù)部門展開(kāi)了無(wú)人機(jī)輔助的保護(hù)區(qū)巡檢試驗(yàn)。無(wú)人機(jī)輔助巡檢模式能有效減少巡檢人員的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，節(jié)約企業(yè)成本，提高巡檢效率。同時(shí)相比于車載移動(dòng)實(shí)景巡檢，無(wú)人機(jī)輔助巡檢具有空中優(yōu)勢(shì)，有助于發(fā)現(xiàn)更多控制保護(hù)區(qū)內(nèi)的違規(guī)行為。

2.4 智能視頻監(jiān)控巡檢

無(wú)論是車載移動(dòng)實(shí)景巡檢還是無(wú)人機(jī)輔助巡檢，雖然提高了巡檢的自動(dòng)化程度，但仍主要是進(jìn)行周期性的巡檢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候的不間斷實(shí)時(shí)巡檢。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云存儲(chǔ)及人工智能等現(xiàn)代化技術(shù)的快速發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)化、高清化、集成化及智能化等為特征的智能視頻監(jiān)控技術(shù)得到了快速發(fā)展。在軌道交通線網(wǎng)保護(hù)及安全運(yùn)營(yíng)需求不斷提升的情況下，智能視頻監(jiān)控技術(shù)在軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理中具有廣泛的應(yīng)用前景。依托智能視頻監(jiān)控技術(shù)構(gòu)建一套控制保護(hù)區(qū)路面智能監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)軌道交通保護(hù)區(qū)安全隱患的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速處置及動(dòng)態(tài)監(jiān)管具有重要意義。通過(guò)利用軌道交通沿線的既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)或新建監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施，可適應(yīng)軌道交通沿線復(fù)雜多樣的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)區(qū)的實(shí)時(shí)可視化遠(yuǎn)程巡檢。同時(shí)，可結(jié)合深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)拍攝的影像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，從而實(shí)現(xiàn)違規(guī)作業(yè)行為的實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別與處理。采用智能監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天候、全方位的安全巡檢，通過(guò)對(duì)軌道交通沿線安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)把控，不僅可實(shí)現(xiàn)事件信息采集的精確化、信息傳遞過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)化、監(jiān)督管理過(guò)程的實(shí)時(shí)化，還可降低企業(yè)成本，提高部門管理水平和工作效率，提升軌道交通安全運(yùn)營(yíng)保障能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章從城市軌道交通安全運(yùn)營(yíng)角度出發(fā)，結(jié)合軌道交通控制保護(hù)區(qū)的規(guī)定及主要城市的軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理情況，論述了主要控制保護(hù)區(qū)內(nèi)違規(guī)事件的巡檢模式。人工現(xiàn)場(chǎng)巡查雖是當(dāng)前的主要模式，但是存在諸多不足，效率更高的車載移動(dòng)實(shí)景巡檢、無(wú)人機(jī)輔助巡檢及智能視頻監(jiān)控巡檢等模式為巡檢提供了新思路。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化、智能化的城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)巡檢模式必將成為主流。