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鐵路，作為現(xiàn)代社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是國民經(jīng)濟的大動脈，有效帶動了各區(qū)各地的經(jīng)濟發(fā)展，高速鐵路更是新時代下經(jīng)濟增長的“加速器”。截至2020年8月，中國鐵路營業(yè)里程達14.14萬公里，其中高鐵3.6萬公里，以嘆為觀止的“中國速度”高居世界第一。

高鐵里程數(shù)量和運營時長的不斷攀升，在給人們帶來便利的同時，也讓高鐵線路的養(yǎng)護工作成為重中之重。諸如路基翻漿冒泥、路基不均勻沉降、鋼軌扣件松動等病害，都會成為安全隱患。然而傳統(tǒng)主要依靠人力的養(yǎng)護手段，已經(jīng)難以滿足社會對高鐵運輸?shù)母叨刃枨蟆?/p>

對此，如本科技 RVBUST攜手華建集團申元巖土，以創(chuàng)新的VDA視覺位移分析儀助力鐵路養(yǎng)護工作，通過領(lǐng)先的計算機視覺等AI技術(shù)，實現(xiàn)了對軌道結(jié)構(gòu)動態(tài)位移、軌道抬升高度、鋼軌扣件松動的實時、精準、自動化監(jiān)測，在節(jié)省人力資源的同時，還提供更多維度的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)科學(xué)分析，有效提高了工作質(zhì)量和效率，顯著推動了高鐵養(yǎng)護的自動化進程。

費時費力，傳統(tǒng)測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，是列車安全高速運行的基本保證。鋼軌、軌道板、底座板、路基等結(jié)構(gòu)是高鐵線路的基石，但路基會在翻漿冒泥、水土流失、列車動荷載等影響下逐漸產(chǎn)生沉降，導(dǎo)致列車的高速行駛不平順，甚至發(fā)生脫軌等重大事故，嚴重威脅行車安全、乘客與乘務(wù)人員的生命安全。因此，針對平順性的維修是鐵路安全養(yǎng)護工作的重中之重。

針對軌道結(jié)構(gòu)抬升高度的實時、高精度監(jiān)控，對維修工作至關(guān)重要。抬升不夠時起不到沉降整治作用，抬升過高則會起反作用，且無法補救。

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

實時、高精、自動化，視覺AI破解抬升測量難題

隨著計算機視覺技術(shù)的突破，通過工業(yè)相機進行自動化的抬升監(jiān)測成為可能，但鐵路環(huán)境的復(fù)雜性，仍給實際應(yīng)用帶來諸多難以逾越的難題。由于鐵路施工段震動較大，相機設(shè)備必須放置在大約10米以外的距離，才不會影響正常工作。然而抬升監(jiān)測又需要0.1mm以上的精度，給算法設(shè)計帶來了極大挑戰(zhàn)，需要達到遠超像素級的監(jiān)測精度水平，才能同時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標定問題，以獲得準確的3D測量信息。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、高精度視覺標定等領(lǐng)先的計算機視覺和AI算法，如本科技對上述難題一一破解，其推出的VDA視覺位移分析儀（Visual Displacement Analyzer）創(chuàng)新實現(xiàn)了對二維和三維形貌、位移、變形、應(yīng)變、振動、速度、加速度等多維度的信息進行實時、高精度監(jiān)測，同時兼顧超高的測量精度和超遠的測量范圍。

如本科技VDA視覺位移分析儀

在實際的沉降測量過程中，單個測量人員只需要不到5分鐘便完成了設(shè)備的部署，開始自動監(jiān)測分析工作，并且在10米距離下實現(xiàn)了精度高達0.01mm的實時位移、變化測量，同時，VDA還能夠提供位移熱圖顯示功能，便于測量人員直觀感受位移的大小和位移值的變化。

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

如本科技CTO邱強表示，“如本科技VDA視覺位移分析儀不僅解決了傳統(tǒng)水準儀需要操作人員多、部署時間長等問題，并且還突破了多種極具挑戰(zhàn)性的實際應(yīng)用難題，讓測量過程更高效，測量結(jié)果更精準；更重要的是，它還帶來了傳統(tǒng)測量方案所不具備的優(yōu)勢，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)。我們認為，VDA重新定義了鐵路施工維護監(jiān)測的方式和流程，可幫助測量人員更快地進入抬升作業(yè)流程，在更短的時間內(nèi)用更高質(zhì)量的結(jié)果完成養(yǎng)護任務(wù)。”

使用VDA進行現(xiàn)場施工作業(yè)

多場景無人化監(jiān)測，引領(lǐng)AI+鐵路養(yǎng)護新趨勢

除了高鐵軌道結(jié)構(gòu)的抬升外，如本科技VDA視覺位移分析儀也在更多的場景中，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)動鐵路養(yǎng)護的自動化和無人化變革。

例如，列車的高速行駛會導(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產(chǎn)生動態(tài)位移，但現(xiàn)有的軌道養(yǎng)護方案幾乎沒有能夠精準測量列車運營時鋼軌扣件動態(tài)位移的方法。如本科技VDA視覺位移分析儀開創(chuàng)性地實現(xiàn)了針對這項任務(wù)的量化測量，可在非接觸條件下實時、精準測出軌道起伏幅度和頻率，還可對比歷史數(shù)據(jù)宏觀掌握道路健康狀況，并通過遠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、測量合并間隙距離，但疲勞、走神、缺崗情況容易導(dǎo)致錯檢、漏檢發(fā)生。而通過VDA視覺位移分析儀，可實現(xiàn)全天24小時的尖軌對位監(jiān)測情況，優(yōu)于0.1mm的尖軌對位距離和縫隙精度，可極大保證列車變道安全。

在去年8月發(fā)布的《新時代交通強國鐵路先行規(guī)劃綱要》中提到，到2035年，全國鐵路網(wǎng)運營里程達到20萬公里左右，其中高鐵7萬公里左右。實時、精準、自動化的鐵路養(yǎng)護能力將為鐵路事業(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，不僅成功探索了AI技術(shù)在鐵路養(yǎng)護領(lǐng)域的應(yīng)用，樹立了全新的行業(yè)標桿，也詮釋了以計算機視覺為核心的AI技術(shù)對于推動鐵路養(yǎng)護自動化和無人化的重要趨勢。如本科技將攜手更多合作伙伴，合力探索更多鐵路場景，解決更多難題，為我國的鐵路事業(yè)發(fā)展貢獻新的力量。

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)頂尖的機器人運動規(guī)劃技術(shù)與3D視覺產(chǎn)品。公司核心手眼專家團隊在領(lǐng)域里有十年以上的研發(fā)積累和實踐經(jīng)驗。目前公司已經(jīng)推出了多款手眼產(chǎn)品，并與汽車、3C、精密制造、物流等行業(yè)的頭部客戶達成合作。公司期望通過提供高水平技術(shù)、高性價比的產(chǎn)品，助力產(chǎn)業(yè)智能化、智能產(chǎn)業(yè)升級，推動生產(chǎn)力水平的長足發(fā)展。