目前，地鐵隧道安全隱患的檢測(cè)技術(shù)難以滿足綜合快速智能檢測(cè)的需求，本書在團(tuán)隊(duì)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)于地鐵隧道的多種地質(zhì)結(jié)構(gòu)安全隱患，采用不同的針對(duì)性技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)安全隱患的全面檢測(cè)。

全書共10章，分別描述地鐵隧道安全隱患檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀、地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)技術(shù)、地鐵隧道襯砌表面裂縫檢測(cè)技術(shù)、地鐵隧道滲漏檢測(cè)技術(shù)、地鐵隧道形變及錯(cuò)臺(tái)病害檢測(cè)技術(shù)、地鐵隧道安全隱患綜合檢測(cè)系統(tǒng)集成、地鐵隧道高精度導(dǎo)航地圖構(gòu)建技術(shù)、地鐵隧道避障技術(shù)及路徑規(guī)劃、地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)、地鐵隧道綜合檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用。

作者：許獻(xiàn)磊 彭蘇萍 等

責(zé)任編輯：焦健 jiaojian@mail.sciencep.com

前 言

城市安全是國(guó)家整體安全的重要組成部分,是國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定的基石。2018年1月,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)城市安全發(fā)展的意見》強(qiáng)調(diào),要“健全公共安全體系,打造共建共治共享的城市安全社會(huì)治理格局”,這是在新的歷史時(shí)期,正確分析判斷城市安全出現(xiàn)的新情況而提出的重大任務(wù)。截至2024年底,全國(guó)累計(jì)共有58個(gè)城市開通軌道交通線路362條,運(yùn)營(yíng)里程為12168.77km,地鐵約占76.27%。其中,2024年新增軌道交通運(yùn)營(yíng)線路953.04km。隨著城市內(nèi)地鐵營(yíng)運(yùn)里程的增加,受車輛運(yùn)行,外部施工、地層變化等影響,城市運(yùn)營(yíng)地鐵隧道出現(xiàn)的管片背后空洞、裂縫、滲漏水等病害降低結(jié)構(gòu)耐久和安全性,嚴(yán)重威脅城市地鐵結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全。

城市地鐵滲漏病害具有隱蔽性強(qiáng)、作業(yè)窗口小、檢測(cè)和修復(fù)難的特點(diǎn),面對(duì)城市地鐵隧道健康運(yùn)維對(duì)安全隱患檢測(cè)的重大需求,如何全面、可靠、穩(wěn)定、科學(xué)地對(duì)地鐵隧道安全隱患進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估,是行業(yè)科研人員和地鐵隧道運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作人員面臨的重要挑戰(zhàn)。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)研究團(tuán)隊(duì)專門從事工程地質(zhì)與工程地球物理方面的研究已有30年,取得了系列創(chuàng)新性的成果裝備和技術(shù)。2020年成立的城市道路及地下空間安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)應(yīng)急管理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,已經(jīng)成為我國(guó)應(yīng)急管理部門的重要科技支撐力量。為解決當(dāng)前地鐵隧道檢測(cè)精度低、檢測(cè)效率低等問題,經(jīng)過10余年的技術(shù)攻關(guān),研發(fā)出了地鐵隧道安全隱患綜合檢測(cè)技術(shù)和裝備。

本書從地鐵隧道安全隱患綜合病害多個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)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(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀,匯總了在地鐵隧道檢測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,指出當(dāng)前研究中的不足,依此提出本書的研究?jī)?nèi)容。第2章對(duì)于地鐵隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害的檢測(cè),設(shè)計(jì)了注漿缺陷探測(cè)系統(tǒng),根據(jù)隧道襯砌空洞病害雷達(dá)回波特征,采用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)空洞病害進(jìn)行智能識(shí)別。第3章為實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵隧道襯砌表面裂縫檢測(cè),設(shè)計(jì)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(tǒng),在對(duì)圖像拼接和裂縫特征提取計(jì)算后,基于算法模型,實(shí)現(xiàn)在預(yù)處理后的圖像中框選出裂縫目標(biāo)。第4章為地鐵隧道滲漏檢測(cè)技術(shù),該部分主要采用紅外熱像儀,對(duì)地鐵隧道表觀的滲漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)以及智能識(shí)別。此外,結(jié)合地鐵隧道表觀的滲漏點(diǎn),使用探地雷達(dá)對(duì)地鐵隧道滲漏通道進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別。第5章為地鐵隧道形變及錯(cuò)臺(tái)病害檢測(cè)技術(shù),運(yùn)用移動(dòng)三維激光掃描技術(shù),將三維激光掃描儀安裝于地鐵隧道安全隱患綜合檢測(cè)車后側(cè),實(shí)現(xiàn)在檢測(cè)車行駛過程對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集,對(duì)地鐵隧道形變信息進(jìn)行檢測(cè)。第6章為地鐵隧道安全隱患綜合檢測(cè)系統(tǒng)集成,提出了多通道探地雷達(dá)天線、線陣相機(jī)、三維激光掃描儀等設(shè)備的布置方案,實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵隧道安全隱患檢測(cè)的全覆蓋,提出同步采集控制方法,實(shí)現(xiàn)多個(gè)采集設(shè)備的通信連接、參數(shù)設(shè)置與同步傳輸、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與存儲(chǔ)等功能。第7章為地鐵隧道高精度導(dǎo)航地圖構(gòu)建技術(shù),基于現(xiàn)有的移動(dòng)式三維激光掃描儀技術(shù),研究即時(shí)定位與地圖快速構(gòu)建技術(shù),通過車載融合精度校正算法完成對(duì)導(dǎo)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(cè)車的三維點(diǎn)云實(shí)時(shí)采集系統(tǒng),并提出了提升地鐵隧道點(diǎn)云精度的方法,利用車載視覺相機(jī)實(shí)時(shí)識(shí)別控制點(diǎn)標(biāo)志碼,對(duì)測(cè)距輪里程計(jì)信息進(jìn)行同步校正,為地鐵隧道安全隱患的快速檢測(cè)定位和安全運(yùn)營(yíng)提供了技術(shù)支撐。第8章為地鐵隧道避障技術(shù)及路徑規(guī)劃,基于隨機(jī)樣本一致(random sample consensus, RANSAC)算法的隧道障礙物點(diǎn)云識(shí)別分割算法,實(shí)現(xiàn)障礙物尺度信息的快速提取,提出機(jī)械臂避障路徑規(guī)劃與優(yōu)化方法,以實(shí)現(xiàn)天線“懸空距離”的微調(diào)控制。第9章為地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù),分析滲漏水影響下地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)因素,構(gòu)建運(yùn)營(yíng)地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系、三維地鐵隧道結(jié)構(gòu)和安全隱患信息管理平臺(tái)系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)地鐵隧道安全探測(cè)多源數(shù)據(jù)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(cè)技術(shù)應(yīng)用,主要為團(tuán)隊(duì)研究成果在國(guó)內(nèi)城市的地鐵隧道實(shí)際檢測(cè)情況。

本書匯聚了團(tuán)隊(duì)在地鐵隧道安全檢測(cè)領(lǐng)域的最新研究成果與前沿技術(shù),涵蓋了檢測(cè)裝備研發(fā)、隧道安全隱患智能識(shí)別、隧道安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等多個(gè)方面,在國(guó)內(nèi)多個(gè)地區(qū)得到了推廣應(yīng)用,展示了新技術(shù)在保障地鐵隧道安全運(yùn)營(yíng)中的重要作用。我相信,該書的出版,將為廣大工程師、技術(shù)人員及相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者提供參考與借鑒,推動(dòng)地鐵隧道檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展。同時(shí),期待更多的同仁能夠加入到地鐵隧道安全綜合檢測(cè)行列中來,共同為構(gòu)建更加安全、高效、可持續(xù)的城市軌道交通安全保障體系貢獻(xiàn)力量。書中尚有不妥之處,敬請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。

2024年8月于北京

常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)形變檢測(cè)圖

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本書適合地鐵隧道檢測(cè)領(lǐng)域的廣大科技工作者、工程技術(shù)人員參考使用，也可作為高等院校有關(guān)專業(yè)研究生的教材和教學(xué)參考書。

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本文摘自科學(xué)出版社2025年6月出版《地鐵隧道安全隱患車載綜合檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用》一書，內(nèi)容有刪節(jié)。標(biāo)題為編者所加。

（本文編輯：焦健 jiaojian@mail.sciencep.com）

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