探尋地鐵隧道安全奧秘，這本新書給出答案

目前，地鐵隧道安全隱患的檢測技術難以滿足綜合快速智能檢測的需求，本書在團隊研究的基礎上，對于地鐵隧道的多種地質結構安全隱患，采用不同的針對性技術實現對安全隱患的全面檢測。

全書共10章，分別描述地鐵隧道安全隱患檢測技術的研究現狀、地鐵隧道襯砌結構病害檢測技術、地鐵隧道襯砌表面裂縫檢測技術、地鐵隧道滲漏檢測技術、地鐵隧道形變及錯臺病害檢測技術、地鐵隧道安全隱患綜合檢測系統集成、地鐵隧道高精度導航地圖構建技術、地鐵隧道避障技術及路徑規劃、地鐵隧道結構安全風險評估技術、地鐵隧道綜合檢測技術應用。

作者：許獻磊 彭蘇萍 等

責任編輯：焦健 jiaojian@mail.sciencep.com

前 言

城市安全是國家整體安全的重要組成部分,是國家安全和社會穩定的基石。2018年1月,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于推進城市安全發展的意見》強調,要“健全公共安全體系,打造共建共治共享的城市安全社會治理格局”,這是在新的歷史時期,正確分析判斷城市安全出現的新情況而提出的重大任務。截至2024年底,全國累計共有58個城市開通軌道交通線路362條,運營里程為12168.77km,地鐵約占76.27%。其中,2024年新增軌道交通運營線路953.04km。隨著城市內地鐵營運里程的增加,受車輛運行,外部施工、地層變化等影響,城市運營地鐵隧道出現的管片背后空洞、裂縫、滲漏水等病害降低結構耐久和安全性,嚴重威脅城市地鐵結構和運營安全。

城市地鐵滲漏病害具有隱蔽性強、作業窗口小、檢測和修復難的特點,面對城市地鐵隧道健康運維對安全隱患檢測的重大需求,如何全面、可靠、穩定、科學地對地鐵隧道安全隱患進行檢測和評估,是行業科研人員和地鐵隧道運營維護工作人員面臨的重要挑戰。中國礦業大學(北京)研究團隊專門從事工程地質與工程地球物理方面的研究已有30年,取得了系列創新性的成果裝備和技術。2020年成立的城市道路及地下空間安全檢測與評價應急管理部重點實驗室,已經成為我國應急管理部門的重要科技支撐力量。為解決當前地鐵隧道檢測精度低、檢測效率低等問題,經過10余年的技術攻關,研發出了地鐵隧道安全隱患綜合檢測技術和裝備。

本書從地鐵隧道安全隱患綜合病害多個方面進行了詳細分析和研究。全書共10章。第1章描述了地鐵隧道安全隱患檢測技術的研究現狀,匯總了在地鐵隧道檢測應用領域的國內外研究現狀,指出當前研究中的不足,依此提出本書的研究內容。第2章對于地鐵隧道襯砌結構病害的檢測,設計了注漿缺陷探測系統,根據隧道襯砌空洞病害雷達回波特征,采用深度神經網絡對空洞病害進行智能識別。第3章為實現對地鐵隧道襯砌表面裂縫檢測,設計了一套用于采集地鐵隧道表面的病害信息的同步采集控制系統,在對圖像拼接和裂縫特征提取計算后,基于算法模型,實現在預處理后的圖像中框選出裂縫目標。第4章為地鐵隧道滲漏檢測技術,該部分主要采用紅外熱像儀,對地鐵隧道表觀的滲漏點進行檢測以及智能識別。此外,結合地鐵隧道表觀的滲漏點,使用探地雷達對地鐵隧道滲漏通道進行檢測和識別。第5章為地鐵隧道形變及錯臺病害檢測技術,運用移動三維激光掃描技術,將三維激光掃描儀安裝于地鐵隧道安全隱患綜合檢測車后側,實現在檢測車行駛過程對點云數據的采集,對地鐵隧道形變信息進行檢測。第6章為地鐵隧道安全隱患綜合檢測系統集成,提出了多通道探地雷達天線、線陣相機、三維激光掃描儀等設備的布置方案,實現對地鐵隧道安全隱患檢測的全覆蓋,提出同步采集控制方法,實現多個采集設備的通信連接、參數設置與同步傳輸、數據實時顯示與存儲等功能。第7章為地鐵隧道高精度導航地圖構建技術,基于現有的移動式三維激光掃描儀技術,研究即時定位與地圖快速構建技術,通過車載融合精度校正算法完成對導航地圖的精度提升。搭建了適用于地鐵隧道安全隱患綜合檢測車的三維點云實時采集系統,并提出了提升地鐵隧道點云精度的方法,利用車載視覺相機實時識別控制點標志碼,對測距輪里程計信息進行同步校正,為地鐵隧道安全隱患的快速檢測定位和安全運營提供了技術支撐。第8章為地鐵隧道避障技術及路徑規劃,基于隨機樣本一致(random sample consensus, RANSAC)算法的隧道障礙物點云識別分割算法,實現障礙物尺度信息的快速提取,提出機械臂避障路徑規劃與優化方法,以實現天線“懸空距離”的微調控制。第9章為地鐵隧道結構安全風險評估技術,分析滲漏水影響下地鐵隧道結構安全風險因素,構建運營地鐵隧道結構安全風險評估指標體系、三維地鐵隧道結構和安全隱患信息管理平臺系統,可實現地鐵隧道安全探測多源數據綜合分析、地鐵隧道安全隱患一體化展示和查詢功能。第10章為地鐵隧道綜合檢測技術應用,主要為團隊研究成果在國內城市的地鐵隧道實際檢測情況。

本書匯聚了團隊在地鐵隧道安全檢測領域的最新研究成果與前沿技術,涵蓋了檢測裝備研發、隧道安全隱患智能識別、隧道安全風險評估等多個方面,在國內多個地區得到了推廣應用,展示了新技術在保障地鐵隧道安全運營中的重要作用。我相信,該書的出版,將為廣大工程師、技術人員及相關領域的專家學者提供參考與借鑒,推動地鐵隧道檢測技術的不斷進步與發展。同時,期待更多的同仁能夠加入到地鐵隧道安全綜合檢測行列中來,共同為構建更加安全、高效、可持續的城市軌道交通安全保障體系貢獻力量。書中尚有不妥之處,敬請各位讀者批評指正。

2024年8月于北京

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本書適合地鐵隧道檢測領域的廣大科技工作者、工程技術人員參考使用，也可作為高等院校有關專業研究生的教材和教學參考書。

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本文摘自科學出版社2025年6月出版《地鐵隧道安全隱患車載綜合檢測技術及應用》一書，內容有刪節。標題為編者所加。

（本文編輯：焦健 jiaojian@mail.sciencep.com）

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