鐵路，作為現(xiàn)代社會(huì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，有效帶動(dòng)了各區(qū)各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高速鐵路更是新時(shí)代下經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“加速器”。截至2020年8月，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)14.14萬(wàn)公里，其中高鐵3.6萬(wàn)公里，以嘆為觀止的“中國(guó)速度”高居世界第一。

高鐵里程數(shù)量和運(yùn)營(yíng)時(shí)長(zhǎng)的不斷攀升，在給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也讓高鐵線路的養(yǎng)護(hù)工作成為重中之重。諸如路基翻漿冒泥、路基不均勻沉降、鋼軌扣件松動(dòng)等病害，都會(huì)成為安全隱患。然而傳統(tǒng)主要依靠人力的養(yǎng)護(hù)手段，已經(jīng)難以滿足社會(huì)對(duì)高鐵運(yùn)輸?shù)母叨刃枨蟆?/p>

對(duì)此，如本科技 RVBUST攜手華建集團(tuán)申元巖土，以創(chuàng)新的VDA視覺(jué)位移分析儀助力鐵路養(yǎng)護(hù)工作，通過(guò)領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)視覺(jué)等AI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)位移、軌道抬升高度、鋼軌扣件松動(dòng)的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，在節(jié)省人力資源的同時(shí)，還提供更多維度的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)科學(xué)分析，有效提高了工作質(zhì)量和效率，顯著推動(dòng)了高鐵養(yǎng)護(hù)的自動(dòng)化進(jìn)程。

費(fèi)時(shí)費(fèi)力，傳統(tǒng)測(cè)量方法難以追趕鐵路高速發(fā)展

高鐵軌道結(jié)構(gòu)的高穩(wěn)定性、高平順性、高可靠性，是列車(chē)安全高速運(yùn)行的基本保證。鋼軌、軌道板、底座板、路基等結(jié)構(gòu)是高鐵線路的基石，但路基會(huì)在翻漿冒泥、水土流失、列車(chē)動(dòng)荷載等影響下逐漸產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致列車(chē)的高速行駛不平順，甚至發(fā)生脫軌等重大事故，嚴(yán)重威脅行車(chē)安全、乘客與乘務(wù)人員的生命安全。因此，針對(duì)平順性的維修是鐵路安全養(yǎng)護(hù)工作的重中之重。

針對(duì)軌道結(jié)構(gòu)抬升高度的實(shí)時(shí)、高精度監(jiān)控，對(duì)維修工作至關(guān)重要。抬升不夠時(shí)起不到沉降整治作用，抬升過(guò)高則會(huì)起反作用，且無(wú)法補(bǔ)救。

傳統(tǒng)用于測(cè)量施工中軌道抬升高度的水準(zhǔn)儀，難以滿足不斷加重的鐵路養(yǎng)護(hù)工作在效率和質(zhì)量方面的訴求。其部署時(shí)間長(zhǎng)，需要多位測(cè)量人員相互配合；在使用過(guò)程中，測(cè)量人員需要全程長(zhǎng)時(shí)間盯守測(cè)量?jī)x器和輔助儀器，容易出現(xiàn)疲勞導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。此外，通過(guò)水準(zhǔn)儀測(cè)量的數(shù)據(jù)難以直觀呈現(xiàn)、保存，測(cè)量結(jié)果無(wú)法回溯、復(fù)查，很難進(jìn)行綜合分析和后期核對(duì)。行業(yè)亟需一種能夠顯著節(jié)省人力，且能實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、自動(dòng)化地記錄多維數(shù)據(jù)的設(shè)備，以有效應(yīng)對(duì)海量養(yǎng)護(hù)工作帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

實(shí)時(shí)、高精、自動(dòng)化，視覺(jué)AI破解抬升測(cè)量難題

隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的突破，通過(guò)工業(yè)相機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化的抬升監(jiān)測(cè)成為可能，但鐵路環(huán)境的復(fù)雜性，仍給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)諸多難以逾越的難題。由于鐵路施工段震動(dòng)較大，相機(jī)設(shè)備必須放置在大約10米以外的距離，才不會(huì)影響正常工作。然而抬升監(jiān)測(cè)又需要0.1mm以上的精度，給算法設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)，需要達(dá)到遠(yuǎn)超像素級(jí)的監(jiān)測(cè)精度水平，才能同時(shí)滿足距離的約束和精度的需求。此外還涉及室外大尺度雙目相機(jī)標(biāo)定問(wèn)題，以獲得準(zhǔn)確的3D測(cè)量信息。不僅如此，抬升工作需要室外作業(yè)，這要求算法具備極強(qiáng)的魯棒性，保證在光線、天氣變化甚至極端環(huán)境下仍能輸出可靠穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

憑借自主研發(fā)的超高精度圖像插值、位移跟蹤、高精度視覺(jué)標(biāo)定等領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和AI算法，如本科技對(duì)上述難題一一破解，其推出的VDA視覺(jué)位移分析儀（Visual Displacement Analyzer）創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了對(duì)二維和三維形貌、位移、變形、應(yīng)變、振動(dòng)、速度、加速度等多維度的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、高精度監(jiān)測(cè)，同時(shí)兼顧超高的測(cè)量精度和超遠(yuǎn)的測(cè)量范圍。

如本科技VDA視覺(jué)位移分析儀

在實(shí)際的沉降測(cè)量過(guò)程中，單個(gè)測(cè)量人員只需要不到5分鐘便完成了設(shè)備的部署，開(kāi)始自動(dòng)監(jiān)測(cè)分析工作，并且在10米距離下實(shí)現(xiàn)了精度高達(dá)0.01mm的實(shí)時(shí)位移、變化測(cè)量，同時(shí)，VDA還能夠提供位移熱圖顯示功能，便于測(cè)量人員直觀感受位移的大小和位移值的變化。

不僅如此，基于對(duì)沉降程度的結(jié)構(gòu)化和量化分析，如本科技VDA視覺(jué)位移分析儀還將測(cè)量結(jié)果以曲線等可視化的形式實(shí)時(shí)呈現(xiàn)，時(shí)間信息、歷史信息、詳細(xì)數(shù)值、總體走向等信息亦直觀可見(jiàn)，還支持離線回放或重新分析，同時(shí)生成數(shù)據(jù)圖表和數(shù)據(jù)報(bào)告，便于后期查閱和制作報(bào)告。

如本科技CTO邱強(qiáng)表示，“如本科技VDA視覺(jué)位移分析儀不僅解決了傳統(tǒng)水準(zhǔn)儀需要操作人員多、部署時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，并且還突破了多種極具挑戰(zhàn)性的實(shí)際應(yīng)用難題，讓測(cè)量過(guò)程更高效，測(cè)量結(jié)果更精準(zhǔn)；更重要的是，它還帶來(lái)了傳統(tǒng)測(cè)量方案所不具備的優(yōu)勢(shì)，能夠更加方便地記錄和回溯多維度數(shù)據(jù)，讓鐵路施工狀態(tài)的分析更全面、更科學(xué)。我們認(rèn)為，VDA重新定義了鐵路施工維護(hù)監(jiān)測(cè)的方式和流程，可幫助測(cè)量人員更快地進(jìn)入抬升作業(yè)流程，在更短的時(shí)間內(nèi)用更高質(zhì)量的結(jié)果完成養(yǎng)護(hù)任務(wù)。”

使用VDA進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)

多場(chǎng)景無(wú)人化監(jiān)測(cè)，引領(lǐng)AI+鐵路養(yǎng)護(hù)新趨勢(shì)

除了高鐵軌道結(jié)構(gòu)的抬升外，如本科技VDA視覺(jué)位移分析儀也在更多的場(chǎng)景中，憑借高精度的感知能力和多元化的數(shù)據(jù)分析能力，驅(qū)動(dòng)鐵路養(yǎng)護(hù)的自動(dòng)化和無(wú)人化變革。

例如，列車(chē)的高速行駛會(huì)導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)周期性起伏，致使鋼軌扣件逐漸松動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)位移，但現(xiàn)有的軌道養(yǎng)護(hù)方案幾乎沒(méi)有能夠精準(zhǔn)測(cè)量列車(chē)運(yùn)營(yíng)時(shí)鋼軌扣件動(dòng)態(tài)位移的方法。如本科技VDA視覺(jué)位移分析儀開(kāi)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了針對(duì)這項(xiàng)任務(wù)的量化測(cè)量，可在非接觸條件下實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)測(cè)出軌道起伏幅度和頻率，還可對(duì)比歷史數(shù)據(jù)宏觀掌握道路健康狀況，并通過(guò)遠(yuǎn)程視頻觀察道路其他狀況。

又如，在軌道線路的岔路口，為了改變列車(chē)行駛路線，需要操作岔口尖軌使之合并到基礎(chǔ)軌道上，并確保嚴(yán)絲合縫，以保證安全變軌。通常，工作人員需要借助監(jiān)控視頻觀察、測(cè)量合并間隙距離，但疲勞、走神、缺崗情況容易導(dǎo)致錯(cuò)檢、漏檢發(fā)生。而通過(guò)VDA視覺(jué)位移分析儀，可實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)的尖軌對(duì)位監(jiān)測(cè)情況，優(yōu)于0.1mm的尖軌對(duì)位距離和縫隙精度，可極大保證列車(chē)變道安全。

在去年8月發(fā)布的《新時(shí)代交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行規(guī)劃綱要》中提到，到2035年，全國(guó)鐵路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到20萬(wàn)公里左右，其中高鐵7萬(wàn)公里左右。實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、自動(dòng)化的鐵路養(yǎng)護(hù)能力將為鐵路事業(yè)的高速發(fā)展提供有力支持。此次如本科技攜手華建集團(tuán)，不僅成功探索了AI技術(shù)在鐵路養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，樹(shù)立了全新的行業(yè)標(biāo)桿，也詮釋了以計(jì)算機(jī)視覺(jué)為核心的AI技術(shù)對(duì)于推動(dòng)鐵路養(yǎng)護(hù)自動(dòng)化和無(wú)人化的重要趨勢(shì)。如本科技將攜手更多合作伙伴，合力探索更多鐵路場(chǎng)景，解決更多難題，為我國(guó)的鐵路事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)新的力量。

關(guān)于如本科技

深圳市如本科技有限公司是一家創(chuàng)新型科技公司。公司致力于研發(fā)頂尖的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃技術(shù)與3D視覺(jué)產(chǎn)品。公司核心手眼專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)在領(lǐng)域里有十年以上的研發(fā)積累和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。目前公司已經(jīng)推出了多款手眼產(chǎn)品，并與汽車(chē)、3C、精密制造、物流等行業(yè)的頭部客戶達(dá)成合作。公司期望通過(guò)提供高水平技術(shù)、高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品，助力產(chǎn)業(yè)智能化、智能產(chǎn)業(yè)升級(jí)，推動(dòng)生產(chǎn)力水平的長(zhǎng)足發(fā)展。