城市因地铁而焕发活力,生活因地铁而便捷高效。截至今年7月,我国已有51个城市开通运营城市轨道交通线路277条,运营里程9067公里,完成客运量19.5亿人次。随着大数据、人工智能的迅猛发展,我国城市轨道交通正大步迈向智慧化时代,北京城建集团作为新中国第一条地铁的建设者,不断以引领者之姿推动轨道交通智能化智慧化发展。
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不足。
面对行业发展面临的问题,北京城建设计发展集团所属北京城建勘测设计研究院紧抓市场机遇提前布局,于2019年3月成立城市智能感知与精密测量工程中心(以下简称智能感知中心),剑指行业痛点,旨在通过自身努力和创新研发改善地铁隧道监测主要依赖人工巡检的现状,实现地铁工程建设和运营安全监测的智能化、智慧化。
智能感知中心由北京城建勘测设计研究院与武汉大学龚健雅院士团队共同组建。创立之初,智能感知中心孵化团队仅有两名成员,却完成了科研、营销、数据采集与分析全流程的任务量。
期间,智能感知中心不断吸纳人才,加大科研投入力度,强化自主创新,以新技术、新产品带动行业发展,受到社会各界的一致肯定,助推北京城建勘测设计研究院获得“北京市企业技术中心”称号。
为实现集团“十四五”期间“持续推进技术创新、管理创新、模式创新”的战略部署,激励智能感知中心进一步提升技术创新能力,更好地推动企业全面转型升级,2020年底,经集团工会批准,成立了以时任智能感知中心副主任、城建智慧工程院副院长唐超命名的城建勘测院唐超创新工作室。唐超创新工作室与智能感知中心名称不同,实质上为同一批队伍、同样的工作内容和目标。
作为智能感知中心的延伸,组建后的唐超创新工作室共有11名成员,均为硕士研究生及以上学历,其中博士研究生3人,平均年龄33岁,是一支既朝气蓬勃又经验丰富的队伍。
工作室成立以来始终以技术创新为导向,在企业内部大力挖掘并定向培养人才,吸引更多职工投入技术研究和生产活动,并积极将创新成果应用于生产,技术创新引领企业发展不断跑出“加速度”。2022年4月29日,北京市总工会发布2021年度市级(示范性)职工创新工作室名单,城建勘测院唐超创新工作室榜上有名,彰显了工作室成立以来取得的突出成绩。
向上而行,创新成果转化见真章
跬步已积,千里将至。三年的研发之旅漫长而艰辛,从传感器研发、数据算法编写、设备集成到技术推广,数十次方案重塑、数百个日夜的试验测试、上千万遍的迭代优化,工作室团队百折不挠,为攻关技术最前沿各展所长、同心奋战。在团队的不懈努力下,技术难点不断攻克、技术突破不断实现。
全波形高分辨率高频激光雷达、点云质量增强与智能化处理软件、高精度定姿定位设备以及多种地铁高精度测量装备接连推陈出新,实现了地铁结构全断面参数的精准获取与提炼,外业测量效率提高了100倍以上。
发明了地铁隧道等设施结构形面变化状态智能识别方法、基于小波分析隧道环片点云去噪方法、联合铁路控制网的隧道移动测量精密航位推算方法、结构形面精细表征和病害智能识别关键技术,实现了变化检测精度达毫米级、病害识别率达95%,推动内业效率提高了5至10倍。
升级打造的全断面一体化检测设备可快速、全面、可靠、同步完成地铁隧道病害检测、轨道几何尺寸检测和扣件检测,为轨道交通检测提供高效率、高性能、智能化的综合检测解决方案,获得测绘科学技术奖一等奖、广东省科技发明一等奖、北京市科学技术二等奖等十余项省部级奖项。
一系列技术创新成果不断助力地铁安全检测实现测全、测准、测快的目标。目前,团队研究成果已成功应用到北京、武汉、南京、郑州、苏州等国内20多个城市百余条地铁的隧道检测中,占地铁检测市场份额的50%以上,累计完成建设期1000多公里和运营期2000多公里的地铁结构测量。
2021年7月,团队参与了郑州特大暴雨灾后地铁结构快速检测,为灾后地铁安全运营提供了有效数据支撑。团队技术研发成果不仅为隧道安全运营提供了技术和装备保障,也有力支撑了国家地铁运营安全,保障了人民生命安全和国家财产安全。
步履不停,勇攀行业发展新高峰
在进行地铁监测硬件设备开发的同时,工作室团队紧跟当前工程管理信息化、数据处理自动化、图像识别智能化的行业发展需求,致力于研发具有自主知识产权的城市轨道交通软件技术。开发了与全断面一体化检测设备适配的运营监测数据管理平台,平台提供协同工作场景避免信息孤岛,为地铁隧道监测信息提供统一可靠的基础保证。
针对运营监测平台研发的手机App软件,与电脑端数据库同步展示,实现了对所有监测数据的筛选排序、分析管理、下载上报等功能。根据国标要求编写的病害特征数据库包含16类典型病害,日常巡检人员可以利用手机巡检功能实时上传病害位置、类型和图片。
三年来,工作室团队坚持自主科技创新和科技成果转化,取得了一批具有自主知识产权的科技成果,发表论文30余篇,发表专著1部,获得授权发明专利4项、软件著作权14项。研究成果以第一完成单位获得2019年北京市科技进步奖、2020年和2022年中国地理信息科技进步奖,作为参与单位获得广东省技术发明奖等科技奖励。
同时,工作室还注重人才培养,与武汉大学、中国地质大学联合培养硕士、博士各1名;在团队的培养和成员的努力下,2021年1位成员顺利评为高级工程师,5位成员通过助理研究员评审。
工作室在将研发成果应用服务于城市轨道监测项目的基础上,积极拓宽应用市场,将全断面一体化检测技术推广应用于贵州银百高速等公路隧道,以及京广高铁黄龙寺隧道与伶仃洋隧道、京张高铁八达岭隧道等铁路隧道的安全检测工程中,取得较好的应用效果。
在开展科研和推动生产的同时,工作室还积极承担重大政治工程保障任务,运用基于高精度三维激光扫描和惯性测量技术,为国家速滑馆制冰排管安装现场提供地面相对高程精密测量以及平整度的全面评估,推动国家速滑馆高精度建造,助力精彩冬奥。
“十四五”时期,国家将加快交通强国建设,有序推进城市轨道交通发展,不断提高交通通达程度。唐超创新工作室将积极融入国家发展大局,立足自身优势,继续致力于具备自主知识产权的城市轨道交通技术研发,在开拓市场和厚积优势的同时,不断推动我国轨道交通数字化、信息化、智能化建设,在助力地铁百年大计的征途中充分发挥城建智慧、贡献城建力量、彰显城建担当。