上海研制地下智慧感知系统 两年后有望深入地铁

　　城市地下“大动脉”地铁隧道越来越密集，高负荷大流量的运转，让其健康状况时时刻刻备受考验，一点小毛病都“牵一发动全身”。记者日前从第210期东方科技论坛上获悉，上海科学家们正在研制一种地下空间智慧感知系统，随时捕获城市地铁隧道结构中潜伏的各种小病害。目前，渗漏水自感知、裂缝传感器，隧道变形“体检”系统等已经在实验室中研发成功，预计两年后有望真正深入城市地下铁。

　　人工体检凭经验

　　425公里，10余条运营线路，284座车站，日客流量650万至730万人次……每天，上海城市的地下都有一张川流不息的地铁“动脉图”。从1995年4月地铁一号线一期工程通车至今，上海地铁已经有17岁了。定期健康体检，是其成长过程中必不可少的“安全课”。

　　“城市轨道交通结构所处的环境敏感，列车运行密度极高，使用条件苛刻，且结构构件连接处及其构件自身会在施工缺陷、材料劣化等多因素长期作用下出现脆弱环节，一旦结构损坏不易或不可更换，因而对城市轨道交通结构健康服役提出了极高的要求。在我国，投入运营后的城市轨道交通结构健康服役问题已经开始显露。”国家973项目首席科学家、同济大学教授朱合华指出。

　　目前，上海地铁结构健康性能监测主要采用人工监测方法以及有线传感器来实现。通常，每半个月巡查一次地铁安全保护区，覆盖轨道交通运营及建设线路，勘察沉降损伤、渗透水、变形错台等不同类型的地铁病害。不过，人工巡道主要依靠经验，不同的人检查差异较大，存在较大的不确定性，难以主动、实时、可靠地感知正在变化着的地铁结构性能。而传统的有线监测方式，成本高，施工复杂，后续维护开支大。

　　智能传感添双翼

　　“到2015年，中国地铁建设投资额将达1万亿元，若后续维护不到位，其维护费用将高达几万亿元甚至十几万亿元。”朱合华指出，随着智能传感器技术、无限通信技术和微机电系统（MEMS）技术的发展，利用无线传感网络智慧感知城市地铁的“健康脉”，给城市地铁“建养并举”的可持续发展指明了全新的技术方向。目前，伦敦地铁部分路段已经率先尝试启用了先进的无线传感系统。

　　去年11月，我国启动了由同济大学主持的973项目“城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论”。项目组专家，同济大学土木工程学院副院长黄宏伟教授透露，研究人员已经开展了基于倾角无线传感器的隧道变形检测试验，隧道渗水的自动感知等。接下来，还将进行大量的室内试验，针对城市轨道交通地下结构信道杂乱和电磁兼容性要求高等特点，检测和完善相关的地铁隧道智能感知系统。未来两年，将在上海部分地铁线路上线测试。

　　“与既有的地铁隧道检修办法相比，地下空间智慧感知依托的无线传感网络节省了电缆的使用，增加了控制节点布置的灵活性，可大大降低安装成本，减少人工巡道的工作量；智能传感节点基于MEMS技术，尺寸更小，成本更低，可实现自诊断、自组织功能，让轨道交通在复杂地下环境中的智能监测成为可能。”黄宏伟说。本报记者 马亚宁