“請注意！K758+536處波形出現1.1毫米變化！”
當高鐵飛馳，乘客盡享便捷出行時，很多人并不知道，有一個“智慧大腦”正在持續監控著來自軌道線路的檢測數據，并以每分鐘300公里的高速運算，對軌道運行數據進行實時分析，并及時向工作人員發出隱患預警。
鋼軌在車輪反復碾壓下的輕微形變、溫度變化引發的些許位移……這些在常人眼中微不足道的變化，卻是威脅高鐵安全的巨大隱患。而那個實時關注這些隱患的“智慧大腦”，便是由北京交通大學交通運輸學院教授徐鵬團隊研發的軌道智能診斷分析系統。
據介紹，該系統可以通過高精度定位與高分辨率辨識技術，實時捕捉軌道上的毫米級變化，從而成功破解了我國軌道檢測領域長期存在的技術難題。目前，該系統已在全國國家鐵路線廣泛應用。
技術破局：從實驗室到鐵軌的“雙向奔赴”
實驗室里，大屏幕上數據呈水波狀持續跳動。徐鵬指著起伏的曲線解釋：“這條波線就像是軌道的‘健康脈搏’，任何哪怕毫米級的波動變化，系統都能第一時間精準捕捉。”
這份對“毫米級”的執著，源于他10年前在南昌鐵路局的一段掛職經歷。
彼時，徐鵬剛剛入職北交大，便被學校派往南昌鐵路局。在那里，他親眼目睹了工務段工程師的雙重“窘境”——軌道檢測全靠檢測車在固定時間段采集數據，難以實時反饋軌道的動態變化，容易漏判潛在隱患；同時，數據分析工程師需要在海量檢測數據中，逐段人工“篩查”軌道變化點位，不僅耗時耗力，準確性也難以保證。這成為一直困擾行業的“老大難”問題。
“當時我就想，必須用技術把大家從‘人海戰術’里解放出來！”此后，“捕捉1毫米變化”彬成為他心中始終念念不忘、執著追求的目標。
此后，他扎根南昌工務段，跟著工程師們跑現場、測數據，鐵軌旁的碎石子磨破了他的褲腳，深夜的檢測車里經常留下他的身影。
“實驗室的理論要經得住一線的檢驗。”徐鵬常對團隊說。正是這份從實驗室到鐵軌、從理論到實踐的“雙向奔赴”，讓“捕捉1毫米變化”從目標變成了可落地的技術。
數年攻堅：從“數據孤島”到“智慧大腦”
要在動輒上千公里的軌道上精準鎖定1毫米的微小變化，想想都不是一件容易的事。
擺在徐鵬面前的第一個挑戰便是如何打破橫亙在前的“數據孤島”。
“過去檢測車每完成一趟任務輸出一組數據，數據之間零散無序，就像沒貼標簽的零件，既沒有統一里程標記，也沒法和往期數據比對。”徐鵬解釋說。
為了啃下這塊硬骨頭，團隊耗時整整一年，成功研發出基于動態規劃的柔性匹配算法。這套算法如同給數據安裝了精準的“定位系統”，將分趟采集的“無序數據”轉化為統一里程坐標下的“有序鏈條”，不僅實現了多周期數據的自動比對，更為后續的智能分析奠定了基石。
以該算法為基礎，通過此后多年的努力，團隊接連攻克了多項核心技術：構建軌道最細粒度時空變化趨勢智能感知與辨識方法及其并行計算技術、基于多變點識別的軌道多周期劣化精細建模方法……直至最終為系統裝上了“智慧大腦”。
徐鵬介紹，該系統就像一個具有多維智能分析能力的智能決策助手，既能繪制同一點位的波動曲線，精準分析變形；又能自動比對任意時段數據，將軌道健康狀態轉化為直觀的可視化“波形圖”，讓軌道運行狀態一目了然；還能給出軌道預測性維修區段建議，實現了軌道維修從“周期修+人工經驗”向基于未來狀態的按需維修。
“過去，排查軌道病害就像大海撈針，現在我們通過系統能夠在一分鐘內檢測300公里線路上超過1毫米的變形點位，還能自動生成‘病害分布圖’和分級預警！”徐鵬的言語間難掩自豪。
產學攜手：讓科研成果在萬里鐵軌上“生根”
在徐鵬看來，系統的生命力源于持續迭代，不能閉門造車，而是要扎根一線，摸清工程師們真正需要什么。為此，他每年都會帶著學生來到鐵路檢修現場，與工程師們座談交流，逐條記錄下工程師們對監測系統的反饋：哪些功能“用著順手”、哪些模塊“需要改進”、哪些場景“亟待突破”……
通過這些“沾著泥土”的一線調研，團隊精準捕捉到多個系統的關鍵痛點，并進行了針對性的系統迭代。10年來，該系統根據一線反饋共完成7次重大升級，顯著提升了軌道檢測的精準度和可靠性。
在這個方面，最“有感”的是高鐵一線的工作人員。
中國鐵路南昌高鐵基礎設施段管轄著1171公里的高鐵軌道。該段副段長左旋告訴《中國科學報》，此前，他們分析一趟動檢車數據，工程師連軸轉要3天，但如今卻只需要2個小時就能出結果，1天內就能完成風險的排查與復核。
“僅2021年以來，該系統在南昌局識別CRTSⅡ型板變化點3670處，現場復核脹板236處，實現管內‘零脹板晃車事件’。”左旋說。
憑著這股子“把論文寫在鋼軌上”的執著，徐鵬團隊成功蹚出了一條“實踐-研發-再迭代”的產學研協同之路，這份長達十年之久的堅持也換來了來自行業的認可。
截至2024年5月，徐鵬帶領團隊研發的“基于動態檢測數據的軌道變形分析系統”，已在北京、濟南、鄭州、武漢等全國11個鐵路局的6.93萬高鐵、9.96萬普鐵延展公里線路落地應用，覆蓋里程相當于繞地球4圈，確保了鐵路軌道在惡劣運行環境下的服役安全。
同時，作為新技術、新產品，該系統也通過了中國國家鐵路集團公司的試用評審和技術評審，被納入中國國家鐵路集團有限公司《高速鐵路線路維修規則》和《高速鐵路無砟軌道防脹管理辦法》。
“這意味著我國不僅掌握了軌道智能運維的關鍵技術，更在軌道智能運維領域建立起自主可控的技術標準體系。”徐鵬表示，未來團隊將持續深耕鐵路一線場景，融合人工智能大模型的深度學習優勢，為“智慧大腦”打造更強大的智能內核，在延伸的軌道線上續寫科技賦能的新篇章。
本文鏈接：關注軌道“毫米級”隱患的“智慧大腦”http://www.sq15.cn/show-11-28570-0.html
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