山区铁路运行环境安全风险 智能监控关键技术与装备

西南交通大学

安全是铁路运输的生命线，事关旅客生命财产安全和铁路稳定运行。我国山区面积超过陆地总面积的2/3，自然环境复杂、地质灾害频发，山区铁路安全风险防控面临巨大挑战。

项目团队面向山区铁路运营安全保障的痛点和难点，遵循“需求牵引→理论技术创新→系统装备研发→工程应用”的思路开展研究，突破了硬漂隐患整治、边坡工程监控、异物识别、铁路防洪等四大关键技术难题，形成了4项创新成果，为山区铁路运行安全风险防控提供解决方案，进而提升山区铁路运营环境安全防控水平。

    一、主要科技创新

1. 研发铁路周边环境硬漂浮物隐患智能管控技术与系统。

研发山区长大铁路硬漂物隐患多星协同快速巡查与安

全隐患智能诊断技术，建立卫星地面站及总控系统，提出多星协同的空间数据获取技术，研发山区长大铁路硬漂物隐患多星协同快速巡查方法，建立基于卫星遥感数据的彩钢瓦等硬漂物智能识别模型，提出线路里程与GIS地图高精度智能匹配技术，研制山区铁路周边环境安全隐患智能溯源与管控系统，实现山区铁路外部环境隐患整治的快速化、智能化。

 

图1 山区铁路周边环境安全隐患智能溯源与管控系统

2. 构建山区铁路边坡工程服役性能智能监控技术与系统。 

建立老旧挡墙健康状态多级关联智能评价指标体系，研发基于分形维数的孔洞快速识别方法，提出老旧挡墙安全状态综合评估方法；揭示地震作用下锚索桩加固边坡的失稳破坏机制，提出地震作用下加固边坡性能损伤演化计算方法，建立地震波附加动力作用力学表征方程，研发锚索桩加固边坡工程稳定性评价技术及监测预警平台；提出高位危岩失稳运动轨迹与碰撞参数计算方法并研发相应分析软件，实现边坡工程安全风险的定量评价与动态防控。

3. 研发山区铁路异物侵线智能监测预警技术与装备。

建立铁路异物侵线监测原型试验平台，构建基于崩塌、落石等多类型侵线异物特征数据，提出异物入侵智能感知识别技术。在此基础上，研发山区铁路异物侵线智能监测预警装备，具备异物智能识别、报警、信息自动存储、查询等功能，提升高速铁路应对外部物体侵线、保障列车运行安全的能力。

4. 建立山区铁路综合智能防洪预报警技术与系统。建立基于多层回波的杂波三维滤除模型，提出回波-降水映射关系智能优化模型，提出山区铁路短临降水精细化预报技术，研发山区铁路综合智能防洪预报警系统，涵盖气象预警、桥涵过水监测预警、涵洞汇水预警、数据管理等功能，实现“观云追雨、盯图识水”的自动化和智能化，提升山区铁路防洪能力。

 

图2  山区铁路综合智能防洪预报警系统

    二、项目评价

项目成果整体达到国际先进水平，部分核心技术及子系统国际领先。

    三、取得成果及效益

项目成果已授权国家发明专利55项、实用新型专利17项、软件著作权38项，主（参）编多部标准，发表了系列高水平期刊论文。

项目成果形成山区铁路运行环境安全风险成套智能监控关键技术与装备，已在大量铁路的安全风险防控工作中应用，推动我国山区铁路运营环境安全保障领域科技进步。