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1、人工智能人工智能技术技术在地铁在地铁运营场景运营场景中中的的典型应用典型应用中国人工智能产业发展联盟交通+人工智能深度融合委员会2020年8月1版版权权声声明明本研究报告版权属于中国人工智能产业发展联盟本研究报告版权属于中国人工智能产业发展联盟，并受并受法律保护法律保护。转载转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的观点的，应注明应注明“来源来源：中国人工智能产业发展联盟中国人工智能产业发展联盟”。违反违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。上述声明者，编者将追究其相关法律责任。2目录版权声明.1一、人工智能赋能地铁的新浪潮.3（一）智慧地铁建设正当
2、其时.3（1）智慧地铁是“新基建”重要内容.3（2）智能化是地铁发展的必然趋势.3（二）人工智能持续快速发展.4（1）人工智能技术概述.4（2）人工智能发展趋势.5（三）人工智能对于地铁意义重大.6（1）提高地铁安全等级.6（2）改善地铁运营效率.6（3）提升地铁服务质量.7（4）增强地铁应急能力.7二、人工智能在地铁运营中典型应用场景.7(一)人工智能在地铁服务中的应用.9（1）出行即服务的理念成为趋势.9（2）智能视觉是安检环节的基础.10（3）语音语义技术提供智能服务.13(二)人工智能在地铁运行中的应用.14（1）视觉技术是车站监控重要支撑.14（2）自动驾驶是地铁列车发展目标.16（
3、3）智能调度是智慧地铁大脑核心.17(三)人工智能在地铁维护中的应用.18（1）智能检测为运行安全保驾护航.18（2）智能维修是未来不可或缺手段.21三、发展建议.22（一）加强顶层制度统筹设计.22（二）健全智慧地铁标准体系.22（三）探索数据开放试点线路.233一、人工智能赋能地铁的新浪潮一、人工智能赋能地铁的新浪潮（一）智慧地铁建设正当其时（一）智慧地铁建设正当其时（1）智慧地铁是）智慧地铁是“新基建新基建”重要内容重要内容加快智慧地铁建设正当其时，是落实国家战略发展需要的重要抓手。2020 年 3 月，中共中央政治局常务委员会召开会议，研究决定要推动新型基础设施建设，其中城市轨道交通和
4、人工智能是新基建的重要方向。2020 年 4 月，发改委进一步明确“新基建”概念内涵，将新型基础设施划分为创新基础设施、信息基础设施和融合基础设施三个方面，人工智能赋能地铁是融合基础设施中的重要内容。北京等地在新基建行动方案中也强调要进一步推动人工智能等新兴技术加快与传统基建跨界融合，推动轨道交通等领域数字化改造和升级。（2）智能化是地铁发展的必然趋势）智能化是地铁发展的必然趋势地铁已经成为城市交通出行不可或缺的方式，随着地铁规模增大，安全保障、运营效率、服务质量等多方面需求相互交织，都迫切需要打造智慧地铁大脑，为地铁赋能实现智能化管理。截至 2019 年 12 月 31 日，我国内地累计 4
5、0 个城市开通了城市轨道交通系统，运营线路 185 条，国内仍有 53 个城市线路 258 条（段）在建，地铁里程达到 5000多公里。各地庞大的地铁网络迫切需要智能化改造升级以适应精细化管理需求，与此同时，人们对于地铁出行时的智能4化服务需求同样日益增长。（二）人工智能持续快速发展（二）人工智能持续快速发展（1）人工智能技术概述）人工智能技术概述人工智能是有关“智能主体研究与设计”的学问，其中智能主体是指一个可以感知周遭环境并做出行动以达到目标的系统。当前，人工智能技术体系可以分为基础层、技术层、应用层等，如图 1 所示。图 1 人工智能技术体系示意图基础层主要包含智能芯片、深度学习软件框架
6、等。技术层包括计算机视觉、智能语音语义、智能推荐，以及知识图谱等技术，即赋予机器“看、听、说、理解”等智能能力，是人工智能的核心。应用层则包括上述技术与具体行业场景结5合所衍生出各种技术、产品及服务等。（2）人工智能发展趋势）人工智能发展趋势技术层面，当前仍以深度学习技术体系为主当前仍以深度学习技术体系为主，计算机视计算机视觉、语音语义等技术持续发展，逐步从觉、语音语义等技术持续发展，逐步从“看见、听见看见、听见”向向“看看懂和听懂懂和听懂”迈进迈进。同时，机器应用知识能力、逻辑推理能力、自主学习能力等备受关注，感知智能开始向认知智能演进。知识驱动的理论体系将在人工智能系统里扮演着越来越重要的
7、作用，与现有数据驱动的理论体系融合发展。不同学派开始融合，兼具感知能力和推理能力的图神经网络等方法成为研究热点。元学习等框架在赋予机器自主学习能力方面进行了探索，引起了广泛关注。产业应用方面，基础技术赋能应用将不断泛化基础技术赋能应用将不断泛化。以计算以计算机视觉机视觉、智能语音语义及知识图谱为代表的技术正在与不同智能语音语义及知识图谱为代表的技术正在与不同垂直行业深入融合，呈现泛化的应用发展态势。垂直行业深入融合，呈现泛化的应用发展态势。人脸识别、语音识别等技术已经广泛应用于交通、金融、安防、教育等领域。当前，人工智能赋能融合仍主要停留在基于语音和图像的单维度感知层面，未来多维度综合感知和认
8、知赋能将成为主要趋势，能够应用的场景进一步增多。人工智能作为一种赋能型技术，可加快推动相关领域的智能化转变，打造全新产业生态。6当前，人工智能技术持续演进，产业发展逐步脱虚向实，成熟技术开始落地形成产业，垂直行业应用赋能不断深入泛化，这些都为人工智能深入赋能地铁打下了良好基础。（三）人工智能对于地铁意义重大（三）人工智能对于地铁意义重大（1）提高地铁安全等级）提高地铁安全等级安全是地铁运营的重中之重，但随着地铁线路以及客流量的持续增加，使得地铁面临着诸多安全挑战。首先，乘客快速通行需求与当前安检效率较低存不匹配的情况，对站内突发情况的检测和预警仅依靠人工已然不切实际。其次，列车运营时间增多、发
9、车间隔缩短，一方面增加驾驶员、调度员等压力，另一方面也压缩了列车及相关设备维修检测的时间，存在一定安全隐患。人工智能等技术正好能够帮助应对上述安全挑战，在地铁安全运营上发挥越来越重要的作用，包括对人和物的自动安检、场景危险监视，相应设备、设施的自动监测、检测及维修，列车自动驾驶等方面。（2）改善地铁运营效率）改善地铁运营效率地铁运营过程中，投入的人力物力与日俱增，迫切需要提高地铁运营效率。一方面，在安检、购票、引导、运维等环节通过引入智能化辅助设备，能够减少人力成本开销；另一方面，对车站客流量进行实时监测和预测，实现各线路列车智能化调度能够进一步提升运营效率。此外，在列车、车7站能耗方面，利用
10、人工智能技术进行温度等调节，有助于打造绿色、节能的地铁。（3）提升地铁服务质量）提升地铁服务质量地铁是人们通行的重要工具，排队效率、列车准点率、智能化服务等是增强人们感受的重要方面。特别是在上下班及节假日高峰时期，利用人工智能技术进行安检、列车调度、车站管理等，可帮助缩短等待时间，并提高列车准点率等。此外，购票、问询、导航等一系列智能化服务，已经成为人们日常生活不可缺少的部分。总而言之，利用人工智能技术提升服务质量未来的重要趋势。（4）增强地铁应急能力）增强地铁应急能力地铁不仅是交通工具，更是一种特殊的城市公共场所。在当前城市管理数字化的背景下，对于地铁的数字化能力提出了更高的要求，特别是在重
11、大活动以及突发事件时的应急能力。通过对“人-车-站”的智能赋能，能够显著提升地铁处理应急事件的能力。未来，随着人工智能在多维度认知智能方面的发展，在提升地铁应急能力上具有十分广阔的应用前景。二、人工智能在地铁运营中典型应用场景二、人工智能在地铁运营中典型应用场景人工智能技术可在地铁建设、调度、运营、维修、服务等各个环节发挥作用。智慧地铁终极目标在于构建一个智慧大脑，具备综合处理分析外部事件和各子系统信息并进行决综合处理分析外部事件和各子系统信息并进行决8策的能力策的能力。外界信息包括公安、消防等政府部门信息，天气情况、交通状态等实时数据，以及其他的应急性事件信息。当前地铁智能化多停留在单点智能
12、或信息数字化集成展示当前地铁智能化多停留在单点智能或信息数字化集成展示，距离具备无人化运营管理距离具备无人化运营管理、自主化运维控制自主化运维控制、场景化应用服场景化应用服务等能力的务等能力的“智慧大脑智慧大脑”仍有较远距离仍有较远距离。由于各个时期的技术发展和建设重点各不相同，导致目前不同系统独立建设，存在信息采集存储共享率低、信息综合分析应用程度不高、信息系统功能的前瞻性和拓展性不够等问题。同时，地铁信息系统正面临文字、语音、图像、视频等多源信息爆炸的挑战。图 2 智慧地铁框架示意图本报告主要探讨了人工智能赋能地铁运营时的落地场景和当前面临的问题。下文从服务、运行和维护三个方面展开，智能维
13、护是基础保障，智能运行是决策核心，提供智能服务是宗旨。其中，智能服务包括智能查询、智能安检、智9能客服等；智能运行包括智能车站、智能车辆、智能轨道以及智能调度等；智能维护包括智能检测和智能检修等。(一一)人工智能在地铁服务中的应用人工智能在地铁服务中的应用智能服务是以乘客出行需求为核心，建立新型服务模式，并依托各类智能终端，打造以人为本、创新灵活的服务体系。其实质上是利用视觉技术、语音技术等搭建一体化的服务平台，在信息获取、安全检查、购票导航等方面提供便捷服务的同时，更好的保障地铁安全运营。（1）出行即服务的理念成为趋势）出行即服务的理念成为趋势出行即服务（出行即服务（Mobility as
14、a Service，MaaS）公共交通）公共交通理念成为重要发展趋势。理念成为重要发展趋势。MaaS 是基于现有交通方式及交通数据共享的基础上，利用人工智能技术综合匹配乘客出行要素，为乘客提供一体化交通出行和一站式服务。芬兰 Whim是全球第一家出行即服务的平台，负责出行计划、路线规划到预定购票和支付的所有事务，涵盖地铁、公交、火车（主要是市域铁路）、渡轮、共享汽车、出租车等多种出行方式。国内各大导航平台已经初具规模国内各大导航平台已经初具规模，地铁数据有待进一步地铁数据有待进一步开放开放。以高德地图、百度地图、腾讯地图为代表的导航服务商近年来不断发展，为乘客提供了一站式导航服务，逐渐具备地铁
15、拥挤度指示、公交车实时位置、步行导航、换乘指引等多样化服务，已经初步具备了 MaaS 的形态。在地铁方面，当前主要是以地铁公布的运行时间表为依据提供指引。未来10随着地铁等数据的进一步开放，有望为用户提供完整的无缝出行引导服务。（2）智能视觉是安检）智能视觉是安检环节环节的基础的基础近年来，地铁安检效率已经成为乘客服务获得感的重要影响因素。利用视觉识别技术进行筛查是当前地铁安检的主利用视觉识别技术进行筛查是当前地铁安检的主要手段要手段。一方面，针对乘客携带的物品进行监测，通过对违禁物品图像的学习训练，可实现危险违禁物品自动识别与检测。随着相关图像数据库的不断丰富，识别精度可进一步提高。另一方面
16、，随着人脸识别等技术的成熟，根据乘客身份识别进行快速安检也成为当前的热点。危险物品检测基于多视角成像技术的物件设备是物品检测的主要方基于多视角成像技术的物件设备是物品检测的主要方式式。当前 X 射线的物检设备主要可以分为：数字摄像照相术（Digital Radiography，DR）、计算机断层成像技术（ComputedTomograph，CT）和先进的多视角成像技术（AdvancedTechnology，AT）等。CT 技术检查速度慢且设备昂贵，在地铁中应用较少。多视角 AT 系统基于双能 DR 技术，利用两个或多个射线源照射被检物体，从而获取多个方位下的透视图像，可在一定程度上弥补 DR
17、成像不足的缺点，有效解决当前安检 X 光机单源单视角存在的成像缺陷问题，是地铁安检领域技术的发展方向。基于毫米波基于毫米波、太赫兹的安检设备成为安检门的重要太赫兹的安检设备成为安检门的重要发展发展11方向方向。随着毫米波芯片的商业化，芯片成本大幅下降，使得毫米波、太赫兹用于地铁安检成像成为可能。相关安检设备可分为主动成像和被动成像，其中主动成像设备向人体辐射毫米波，而后通过接收器检测和人体进行相互作用后的毫米波电磁场，从而对人体进行成像；被动成像设备通过检测目标自身的毫米波辐射实现成像，无主动辐射。使用5G技术后，可实时回传高清扫描照片，利用高性能服务器进行智能识别，完成对危险违禁品的“智能识
18、别、实时报警”，最终达到“不停留”快速安检的目标。基于人脸的身份认证随着人脸识别技术准确率的进一步提高随着人脸识别技术准确率的进一步提高，开始在地铁安开始在地铁安检中发挥作用。检中发挥作用。北京阜成门针对“通勤乘客”进行认证，在其携带非大件行李时可以无需排队快速安检，保证上下班高峰期有序可控的地铁秩序。上海地铁试点“安检快捷通道”，通过实名认证的乘客可无需安检直接进站。广州推出了基于人脸识别技术等多种创新技术的安检门，通过实名认证、地铁大数据等对乘客进行精准分类。贵阳“脸行贵阳”也支持地铁中刷脸通行。济南轨道交通1号线创新研发轨道交通人脸识别支付系统并投入商用，成为国内首条全线采用3D人脸识别
19、闸机的地铁线路。人脸识别仅是快速安检的第一步人脸识别仅是快速安检的第一步，其背后涉及的安全性其背后涉及的安全性是当前关注焦点。是当前关注焦点。人脸识别技术通常分为1:1和1：N两种模12式，1：1模式主要进行人证核验，利用拍摄的人脸照片与身份证件等进行核对，常用于火车、飞机等检票环节。1：N模式进行人脸搜索匹配，将拍摄到的人脸照片与系统存储人脸库数据库进行匹配，是地铁场景应用的主要模式。一方面，人脸识别本身存在对抗攻击、活体攻击等问题，安全问题突出。另一方面，在地铁安检中，人脸识别仅仅解决了身份的认证，还需要结合乘客其他方面的信息进行综合评判。自主人体体温筛查基于双光摄像进行人体体温快速检测是
20、地铁等大人流基于双光摄像进行人体体温快速检测是地铁等大人流量场所疫情防控的重要措施量场所疫情防控的重要措施。当前人体体温自动筛查设备按照应用可分为，地铁场景下，人流量大且对通行效率具有较高的要求，同时需要保证较高的测温精度。当前人体体温自动检测设备集成了可见光和红外两种成像方式，利用可见光图像进行人脸检测并进一步定位额头，然后根据红外成像测算人体额头温度。高分辨率的成像方式使得同时检测多人成为可能，检测效率主要取决于人脸检测等智能算法的效率。测温精度主要依赖于红外焦平面的性能，当前价格更有优势的基于非制冷型红外焦平面测温方式是主流选择，部分产品通过引入黑体标定环境温度进一步提升测温精度。疫情发
21、生以来，人工智能相关企业快速推出了高人流量人体体温自动筛查系统，并在地铁场景中进行了应用。旷视科技在北京牡丹园站部署了“明骥智能体温筛查比对系统”，13商汤在上海申通地铁嘉善路站部署了“星云智能测温筛查系统”。通过非接触式测温方式，能够准确快速地进行无感体温检测，帮助工作人员第一时间筛查超过37.3C体温的人员并提醒，同时还支持未佩戴口罩旅客识别等功能。（3）语音语义技术提供智能服务）语音语义技术提供智能服务智能语音语义加速地铁站内人机交互发展智能语音语义加速地铁站内人机交互发展，实现站内智实现站内智能购票能购票、智能问询等智能问询等。主要包括语音识别与合成、自然语言理解等，是人机交互的基础，
22、通过对话理解乘客意图，提供便捷的购票及咨询等服务。车站内自助机、机器人等与日常生活中的智能音箱类似，可通过乘客手动选择语音功能唤醒，通过特定语音关键词唤醒。地铁场景下环境复杂地铁场景下环境复杂，存在大量存在大量的语音交叠的语音交叠、噪声干扰等情形噪声干扰等情形，并且还需要应对不同口音的并且还需要应对不同口音的挑战挑战。地铁站内通常人流量较大，环境嘈杂，要求语音设备具备除噪功能，正确识别乘客语音信息。多信息技术融合成为未来的发展趋势多信息技术融合成为未来的发展趋势。搭载视觉摄像头的机器还可以通过感知乘客靠近进行自动唤醒，并提供肢体语言识别、表情识别等能力，从而更精准的理解乘客意图。上海地铁采用了
23、阿里巴巴达摩院拥有的麦克风阵列加摄像头这种“语音+视觉”多模态融合技术，提供自动语音唤醒功能，除了可以识别上海地铁全网 317 个车站名，还可识别上海景点、地标、商业中心等语音信息，在地铁站等公共场所嘈杂环境下使用，已经达到大规模商用水平。14(二二)人工智能在地铁运行中的应用人工智能在地铁运行中的应用地铁智能运行涉及到车站智能监控地铁智能运行涉及到车站智能监控、车辆智能驾驶车辆智能驾驶、轨轨道线路智能监测以及地铁网络智能调度。道线路智能监测以及地铁网络智能调度。对乘客流量监测、异常事件的监测，是保障地铁安全运营的重要手段。实现车辆自动驾驶，并结合乘客、车站、车辆、轨道以及外部信息进行动态调度
24、地铁网络，是提升地铁运行效率的关键。（1）视觉技术是车站监控重要支撑）视觉技术是车站监控重要支撑 客流监测传统客流检测方案具有实时性弱传统客流检测方案具有实时性弱、不确定高等缺陷不确定高等缺陷。通过进入地铁站闸机的计数准确性较低、时效性较弱，地铁站闸机能判断进入每个地铁站人数，不能确定车站内各区域及换乘人流量。而利用历史数据进行建模预测的方法则无法应对交通管制、重大活动等突发事件影响，建模复杂且不确定性高。智能视频分析技术自动识别场景中乘客数量可提高客智能视频分析技术自动识别场景中乘客数量可提高客流监测效率流监测效率。随着深度学习技术在视频中的应用，可以完成站内乘客实时检测和跟踪，进一步得到不
25、同区域内的客流密度、乘客行走速度和断面客流量等关键信息，具有实时性高、布设灵活等优势。但值得注意的是，由于基于视频分析技术会受到灯光、人群遮挡、监控角度等因素影响，基于视频的客流监测技术有待进一步提升。目前北京地铁已经具备粗粒度拥挤度查询功能，分为比15较舒适、比较拥挤、拥挤和极拥挤四个级别。惠尔森科技负责设计、安装和调试了北京地铁客流统计系统，通过对视频图像中运动物体的检测和计数，实现客流的统计与输出。北京新联铁集团开发了地铁客流分析预测辅助决策系统，提供可视化、可量化的综合交通运行监测数据分析与决策支持平台，进行客流的分析、预测和综合评估，为轨道交通运营提供管理优化和辅助决策。此外，客流量
26、数据以及温度传感器数据是地铁站内和列车内的温度调节的重要因素，既可以提升乘客舒适度体验，同时还有助于减少运营开支。当前我国地铁站中通风和空调系统的年用电量已经突破百万大关，在整个运营系统中占三分之一以上，各地铁公司都纷纷加入研究节能技术的队伍中。北京地铁燕房线可根据车厢内部的感应器及客流量，会将采集的数据传输到中央控制室，控制室对列车发布指令，降低空调温度，直到令人舒适。异常监测智能视频异常监测技术是当前发现危险不可或缺的手智能视频异常监测技术是当前发现危险不可或缺的手段段。依靠人工观察视频监测异常事件存在较多风险，监控人员长时间工作时，容易产生疲劳和注意力不集中等情况，并产生异常事件漏检。借
27、助视频分析算法，能够全天候持续进行电扶梯运行状态、入侵及危险行为、遗留物、车站屏蔽门与车门间隙等进行监测。当发现异常事件时，可及时进行预16警并采取应对措施。近年来，随着视频技术的发展，海康威视、大华、研究单位等纷纷布局异常监测系统。北京地铁十三号线应用了中科院自动化研究所团队的智能视频监控技术方案，多次帮助警方抓获盗割电缆团伙。天津地铁二号线采用了以色列NiceSystem 视频分析安防解决方案，对轨道、车站和乘客进行不间断式监控，当发生异常事件时将实时警报，提高监管人员对异常事件的感知能力。（2）自动驾驶是地铁列车发展目标）自动驾驶是地铁列车发展目标列车无人驾驶可通过更高密度的运行实现运营
28、效率的列车无人驾驶可通过更高密度的运行实现运营效率的提升提升。自动驾驶技术是交通领域的热点方向，在轨道交通系统中仅依靠通信信号系统无法实现自动驾驶系统闭环，需要视觉图像和激光雷达等多传感器融合对车辆和线路周边进行感知和计算，辅助信号系统进行决策。新一代无人驾驶智慧列车在安全性、可用性、乘坐舒适性等方面进行升级，并进一步实现全自动驾驶列车的运营管理。多传感器融合多传感器融合+AI技术是实现列车环境感知的核心技术技术是实现列车环境感知的核心技术手段手段。基于高动态范围/低照度成像技术和激光雷达技术构造的车前障碍物智能感知系统，可自动识别轨道方向、信号灯状态并实时反馈给调度中心，并对障碍物进行感知和
29、危险等级判断，反馈给车载控制系统。采用高速/高分辨率图像采集、高速红外探测和嵌入式数据高速处理等技术的轮轨关系智17能监测系统，可实时测量车轮的轴偏距、轨道接触面、轴温度、振动幅度等轮轨接触状态，对数据进行实时分析，反馈给车载控制系统。由交控科技主导的北京燕房线、中车浦镇公司研发的上海 14 号线等已经实现全自动无人驾驶。中国通号自主研发的地铁 CBTC 列车运行系统，具备全时、全程无人值守驾驶功能，正在重庆地铁 5 号线实施全球首个互联互通示范项目，推动地铁建设运营模式的变革。全自动驾驶信号系统的上海地铁 10 号线是国内首条最高等级的全自动驾驶线路，运营正点率高达 99.97%。（3）智能
30、调度是智慧地铁大脑核心）智能调度是智慧地铁大脑核心智能调度是地铁智慧大脑的核心功能之一，根据地铁实时运行情况，利用人工智能等技术，自动对人、车、站等多方面的进行调度，从而实现资源有效配置、运营秩序安全高效。这是地铁对外提供服务的基本保障，是科学运行最为关键的一环。特别在应急事件发生时，科学、智能的调度和管理尤为必要。影响客流量因素的复杂多变性和随机性都是运力调度影响客流量因素的复杂多变性和随机性都是运力调度的难点的难点。地铁运行是充满着变化性的过程，因此地铁的行车组织是动态变化的，在地铁运行的实际过程中。每个环节的变化，都是有一定的随机性。但是复杂多变的影响因素，需要借助强大的算力寻求最优的运
31、力调度方案，这是人脑所无18法企及的，也是传统运力调度中存在的问题。借助人工智能借助人工智能、大数据分析等技术大数据分析等技术，利用云端算力平台利用云端算力平台进行优化求解进行优化求解，设计可靠高效的调度方案设计可靠高效的调度方案。城市地铁系统涉及庞大的数据群，借助机器学习等技术，建立运力调度模型，对客流量进行预测并对运力调度方案的模拟效果预估，择优执行，从而保证执行的运力调度方案科学有效。结合 WIFI嗅探、闸门进出数据，以及基于视频检测的站台、站厅、电梯、出入口、通行廊道的客流集散态势，甄别乘客关键行进路径、点位，自主形成出入口客流管控、站厅栅栏布设、人员调度方案，同时向地铁运营指挥中心发
32、送客流数据，支撑线网运力按需动态调配。(三三)人工智能在地铁维护中的应用人工智能在地铁维护中的应用智能运维是地铁安全运行的重要保障，利用智能化诊断等技术手段，优化改善既有的设备维护保养工作，最终搭建成一个覆盖了设备状态感知、设备资产管理、维保业务驱动的综合平台，为地铁大脑决策提供支撑，实现设施设备管理由被动管理向主动管理、由人工驱动向数据驱动的智能化方向转变。（1）智能检测为运行安全保驾护航）智能检测为运行安全保驾护航针对轨道交通环境的特殊性针对轨道交通环境的特殊性，智能检测系统能准确地检智能检测系统能准确地检测出各种交通运行参数和交通事件测出各种交通运行参数和交通事件，为轨道交通安全提供了为
33、轨道交通安全提供了有力保障有力保障。检测技术经历了从人工检测到智能检测的技术革19新，综合了机器人、计算摄影学、多维多尺度多传感器融合、深度学习和大数据处理等多项技术，提高了检测效率和检测精度，降低了人工成本，还能给出维修建议，从“计划修”、“故障修”、“状态修”到“智能修”，彻底克服了人工检测时代的成本高、效率低、一致性差、安全性差、不可追溯等诸多缺点。目前，智能检测主要分为轨道线路巡检及车底巡检两大方向。轨道线路巡检机器人对轨道及隧道基础设施进行图像采集和智能识别，实现整条线路的智能巡检。采用快速、非接触、高精度的方式获取复杂的现场环境及空间目标的三维立体信息，快速重构隧道的三维姿态信息以
34、及轨道基本状态指标，同时通过建立隧道病害特征影像数据库，采用深度神经网络技术对隧道表面裂缝、轨道表形、隧道火灾等隧道病害进行自动化识别，从而实现对桥梁隧道形变、病害特征的智能检测，保障日常运行安全稳定。车底巡检机器人系统采用机电一体化、多传感器融合、导航及行为规划、安防、无线传输、智能分析定位和列车仿真模拟技术等，以人工模拟作业方式对列车底部、转向架等可视零部件进行灵活多角度的自动检测。同时能够发挥图像测量和三维测量技术各自在物体表面纹理检测和外形结构检测方面的优势，采用“数据比对+模板匹配+机器学习”三重嵌套的智能检测算法，且系统具有持续学习能力，能够“越学越聪明，越用越成熟”。车辆 360
35、检测系统，对车辆轮对、走行部、车身侧部、20车顶及受电弓进行 360全方位的动态图像采集，实现关键部件的智能检测及异常报警，提高检修维护安全性和效率。该系统采用创新的2D图像与3D点云数据的高精度智能配准技术+基于神经网络的标定技术，极大的降低传统检测系统由于水渍、污渍、粉笔标识、灰尘等异常报警导致的误报情况。该系统包含轮对尺寸检测装置、轮对踏面检测装置、车体360可视外观检测装置、受电弓状态及碳滑板磨耗检测装置，系统安装在车辆段入库咽喉处，对驶入车辆段车辆自动匹配车速进行全方位检测。凌云光集团研制的巡检机器系统具备轨道、道床、扣件三个系统共 31 项检测内容，包含三台视觉模块并列放置组成的前
36、端采集设备，实现对轨道平面的完整数据采集，以及一台现场存储设备和一个后台处理设备。成都轨道交通产业技术研究院与成都精工华耀科技公司联合研发的全球首台城市轨道智能巡检机器人能对轨道线路道床、扣件和钢轨常见巡道这三大系统的 30 余项可视化病害进行精准检测、及时发现并报送。另外，团队将人工智能应用到系统当中，赋予机器人强大的学习能力。随着采集数量不断增加、检测案例不断丰富，检测准确率也会越来越高。由青岛地铁和中车四方所共同研发的轨道车辆智能检修机器人 24 小时全天候待命对青岛地铁辽阳东路车辆段进行批量测试，列车进入检修股道后，机器人开始对车底进行检查，4K 高清 3D 相机获21取车底影像，与标
37、准图库进行对比，找出车底的异常情况并报警，在工作中不断建立参数、更新校正，有望让检修效率提高一倍。（2）智能维修是未来不可或缺手段）智能维修是未来不可或缺手段面向长期运维的智慧维修系统是全自动驾驶线路长期面向长期运维的智慧维修系统是全自动驾驶线路长期安全安全、可靠运行的坚强后盾可靠运行的坚强后盾。传统的设备维护，一般都是按照一定周期巡检，一定周期大修，以及一定周期改造，很大程度是依靠于以往的运营经验和实际故障情况人工统计。目前国内地铁运营普遍存在缺乏现代设备管理系统、全生命周期管理断裂的问题，从而导致设备维护频繁，降低了设备的使用效率，极大的增加了人力成本，原有的被动式管理方法已经无法满足现有
38、的线路维修工作。智能数据分析是地铁智能维护的关键智能数据分析是地铁智能维护的关键，其中关键部件的其中关键部件的缺陷检测及预测是关键中的关键缺陷检测及预测是关键中的关键。由于缺陷多种多样，传统的机器视觉算法很难做到对缺陷特征完整的建模和迁移，复用性不大，要求区分工况，这会浪费大量的人力成本。深度学习在特征提取和定位上取得了非常好的效果，基于动态可靠性设备健康管理，利用状态检测和诊断技术，识别关键设施，开展劣化预判，支撑维修策略优化将达到事半功倍的效果。通过这种方式实现“经济效益”的“智慧型”检修俨然成为行业的主流趋势。南瑞集团为北京地铁燕房线提供了 RT21-DMS 资产运22维管理信息化系统，
39、建立全自动无人驾驶模式下全面规范化生产维护体系，融入了以可靠性为中心的维修、状态检修和物联网技术，采用面向服务的系统架构，具备在线故障诊断及移动终端功能，全面实现地铁设备运维管理的电子化、数字化和智能化，为用户建立完善、有效的全面规范化生产维护体系。成都地铁正在建立地铁轨道大数据中心，利用人工智能、大数据等现代科技的“智慧型”检测设备依托大数据中心为基础，通过平台整合数据信息，形成地铁“健康系统”，各种智能检测设备采集上传到云端后，后台系统可进行智能分析，将地铁轨道的状态通过颜色、形状、数字等多种方式标注出来，从而进行预警和趋势预判。三、发展建议三、发展建议（一）加强顶层制度统筹设计（一）加强
40、顶层制度统筹设计智慧地铁涉及面广，参与主体多。特别是随着 5G、物联网等新型技术的发展和大量应用，系统的复杂度日益增多，已经超出单个领域技术和企业的能力范畴。需要各个领域及参与方密切配合，共同推动智慧地铁高标准发展。国家及行业层面做好顶层设计并建立顺畅高效的协同联动机制，有效的统筹智慧地铁建设。（二）健全智慧地铁标准体系（二）健全智慧地铁标准体系不同企业在设计地铁智能化设备或解决方案时依据的标准缺失或不统一，考虑到人工智能技术在地铁场景中的应23用具有特殊性，还需进一步研究和明确相关数据标准、模型标准、平台标准等。建立健全人工智能在地铁应用标准体系，对于推动地铁智能设备的互联互通，促进人工智能技术更好的赋能地铁具有重要意义。（三）探索数据开放试点线路（三）探索数据开放试点线路人工智能技术在地铁不同场景得到了广泛应用，然而当前绝大部分应用场景及数据处于较为封闭的状况，大量人工智能相关企业无法参与智慧地铁研发工作。建议建立地铁场景数据开放试点线路，由地铁运营方与相关人工智能企业共同参与关键技术攻关，形成数据和利益开放共享机制，推动智慧地铁技术发展。24中国人工智能产业发展联盟地址：北京市海淀区花园北路 52 号邮政编码：100191联系电话：010-62302909联盟网址：