本期（qī）采訪對象：

張繼文，機械工業勘察設計研（yán）究院有限公司（sī）副總工程師。岩土工程專業，教授級高級工程師，參加（jiā）國家、行業、協會和地方標準（zhǔn）編寫6項，多個項（xiàng）目獲得全國、行業和省部級一、二等獎，2項成果獲省科技進步二等獎，取得發明專利5項，實用新型專利7項（xiàng），累計發表（biǎo）論文28篇。承擔國家科技支撐計劃1項，陝西省科技（jì）統籌計劃項目2項目。目前擔（dān）任中國土木工程學會（huì）土力學（xué）及岩土工程分會理（lǐ）事、陝西省岩土力學與工程（chéng）學會理事等。

RT軌道交通：請您介紹一下全國地鐵自動化監測技術的應用現狀和整體水平。目前貴院在全國地鐵主要（yào）承（chéng）接了哪些城市地鐵的監測項目？應用（yòng）了哪些自動化監測技術（shù）和手段？

張繼文：目前，我認為全國（guó）地鐵自動化監測技術的應用（yòng）現（xiàn）狀和整體水平尚處於起步（bù）階段，全國地鐵隨著建設的逐步發展日益需要自動化監測來實（shí）現（xiàn）地鐵及周邊環境的形變（biàn）測量。

我院先後承接了西安地鐵、重慶（qìng）地鐵、南（nán）昌地鐵、合肥地鐵、呼和（hé）浩特地鐵、深圳地鐵等。如：西安地鐵一、二、三、四、五號線、西安地（dì）鐵二號線運營線路（北客站至會展中心段）變形監測項目、西安地鐵二號線南延段運營線路變形監測項目、西安市半坡國際廣場項目北廣場地下停車庫及回填（tián）施工對鄰近（jìn）地鐵區間隧道影響自動化監測、重慶（qìng）軌道交通5號線、南昌市（shì）軌道交通（tōng）2號線、合肥市軌道交通3號線工程第三方監測、合肥市軌道交通3號線第三方測量等。

測繪科（kē）學技術和儀器硬件、軟件的不斷進步促進了變形監測技術的發展（zhǎn）。在1980年前（qián）變形監測（cè）使用的方法（fǎ）和儀器大（dà）都是經典的地麵測量方法和水（shuǐ）準儀、經緯儀等傳統儀器。隨著穿越既有地鐵線等施工案例的增多，相（xiàng）應的監測（cè）技術也（yě）飛速（sù）發展。這（zhè）些監測技術原則上是朝著自動化的（de）方向發展。但是，監測（cè）技術總體上來說也是基（jī）於（yú）相應的監測硬件（jiàn）設備的不斷（duàn）創新發展來發展的。以下是（shì）目前較為流行的幾種（zhǒng）監測技術。

1)基於測（cè）量機器人（rén）的非接觸式監測技（jì）術

全站（zhàn）儀最早脫胎於經緯儀，利用激光測距功能實現了距離測量的電子化（huà），並且（qiě）保留了經（jīng）緯儀的角度（dù）測量功能。由於馬達驅動它可以自動連續跟蹤目標（biāo）測量，而不需要手動操作，並（bìng）且其具有編程功（gōng）能，可以針（zhēn）對預（yù）定目標進行編程預設，實現自動化操（cāo）作。

目前（qián），基於測量機器人（rén）的非接觸式自動變形監測係統，已得（dé）到了廣泛（fàn）的應用。在國外，瑞士徠卡、美國天寶、日本（běn）拓普康等公司都已經研製了各自的基（jī）於測量機器人的變形監測係統。其中，瑞士徠卡公司是最早生（shēng）產該係統（tǒng）的公司，在上（shàng）世紀80年代該公司生產的（de）變形監測係統就已經在歐洲和新加坡地鐵獲得應用。

測量機器人（rén）是一種能夠自動尋找、識別、精確照準目標、自動測量、計算並且自動存儲測量信息的完全（quán）代替人工測量的智能化儀器。測量機器人使用自（zì）照準原理和（hé）圖像處理功能和發射紅外光束，能夠（gòu）對測量目標自動分辨、尋（xún）找和測量，能夠24小時（shí）全天候監測。測量機器人己經成功（gōng）的應用在我國（guó）很多城市的地（dì）鐵隧道自（zì）動化監測中（zhōng）並且積累了很多的寶貴（guì）經驗。

2)基於靜力水準儀的多傳感器位移監測技術（shù）

由於地鐵交（jiāo）叉節點大部分都是立體交叉，因此較多情（qíng）況下存在的是高程沉降（jiàng）方麵的變化，因此基於靜力水準儀的（de）多傳感器位移監測技術，也適用於相應工程（chéng）的監測。

3)基於巴賽特收（shōu）斂係統的位移監測技術

巴賽特收斂係統是一種由多個杆件單元組（zǔ）成的隧道（dào）剖麵（miàn）收斂自（zì）動測量係統。其工作原理是:數個首尾（wěi）互相鉸接的監（jiān）測單元安裝在需（xū）要監測的隧道剖麵，形成一個測量環；每個連杆由（yóu）一長（zhǎng）一短（duǎn）兩（liǎng）個（gè）杆件（jiàn）的組合成為一對杆件單元。當監測（cè）對象（xiàng）出現變形（xíng）時，固（gù）定（dìng）點的移動會帶動相（xiàng）應的長短臂活動，從而使長短臂之間角度發生變化。這時係統上安裝的（de）角度傳感器就可測出角度變化數值。係（xì）統則根（gēn）據傾角變化和各（gè）相應長短臂的長度計算出各固定點（diǎn）的位移，再對比（bǐ）各固定點原始位置的坐標，就可（kě）得到各固定點在變化後的實際位置。

4)基於固定式自動測斜儀的位移監（jiān）測技術

固定測斜（xié）儀的工作原理是首先在需（xū）要監測的位置處鑽孔並埋入測斜管，然後將測斜探頭置入測斜管內，並將測斜探頭依（yī）照需要監測的方向卡入測斜管內壁相應槽口上，可以（yǐ）將一個探頭固定（dìng）在測斜管內需要監測的深（shēn）度上，也可以串聯式在一個測斜管內固定多個測斜探頭。當外（wài）部監測對（duì）象出（chū）現位移變形時，會導致（zhì）測斜管出現變形，從而使得探頭傾斜，這時探頭受到的（de）重力的分力引起（qǐ）磁（cí）場中的線圈旋轉，線圈旋轉後電磁感應的電流會產生與重力的方向相反但是數值相等力去不斷平衡重力的（de）分力，這股電流與傾斜的角度成正比。係統通過對所有探頭電流測定（dìng）讀數的計算就可以得到相應部位的相對（duì）位移。

5)光纖光柵技術（shù）

光纖傳感技（jì）術是（shì）20世紀70年代伴隨著光導纖維及光（guāng）纖通信技術的發展而（ér）迅速發展起來的一種以（yǐ）光為載體、光纖（xiān）為媒介、感知和傳輸外界信號 (被測量（liàng）) 的新型監測技術，具有(準)分布式、長距（jù）離、實時性、耐（nài）腐蝕、抗電磁、輕便靈巧等優點。特別是光纖光柵傳感技術（shù）和分（fèn）布式光纖傳感技術自20世（shì）紀90年代被發展和應用以（yǐ）後，美國、加拿大、日本、德國及英國等發達國家紛紛將光纖監測技術應用於大壩、橋梁、電站、隧道及高層建築物等大型民用基礎（chǔ）設施的安全監（jiān）測中,取得了令人鼓舞的進展,展示了光明的前景。

光纖傳感器(Fiber Optical Sensor)是20世紀70年代中期發（fā）展起來（lái）的（de）一種基於光導纖維的新型傳感器。它是光纖和光通信技術迅速（sù）發展的產物，它與以電為基礎的傳感（gǎn）器有本質區別。光纖傳感器（qì）用光作（zuò）為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質。因此，它同時具有光纖及光（guāng）學測量的特點。當光源（yuán）發出的連續寬帶光（guāng）通過傳輸光纖（xiān）射入時，在光柵處有選擇的反射回一個窄帶光，其（qí）餘（yú）寬帶光繼續透射過去，在（zài）下一個（gè）具有不同（tóng）中心波長的光柵處進行反射，多個光柵陣列形成光纖布拉格（gé）光柵(FBG)傳感網絡。基於FBG傳感網絡的分析儀，可以在反射光中尋址到每一個光柵傳感器。根（gēn）據變化量並利用參考光信息可以解調出被測（cè）量的溫度和應（yīng）變值。

由於（yú）地鐵變形監測精（jīng）度高(1mm甚至（zhì）更小)，並且隻能在隧道的細小窄長的空（kōng）間（jiān）裏布置基準點和監測點（diǎn）。三維激光（guāng）掃描和地麵攝影測量技術仍難以滿足監測的要求。

我院在西安地（dì）鐵（tiě）一、二、三號線運用了光纖光柵技術及基於測量機器人的非接觸式（shì）監測技術，效果較（jiào）好（hǎo），獲得（dé）業主（zhǔ）好評（píng）。

RT軌道交通：自動化監測技術在軌道（dào）交通工程施工及運維過程的應用還存在諸多亟待解（jiě）決的問題，您認（rèn）為具體有（yǒu）哪些亟待解決的問題？

張繼文：地（dì）鐵隧道是（shì）狹長形的空間環境，同時，地下（xià）列車一般以平（píng）均5 min左右的時間間隔車次在地鐵隧道中高速運行。地鐵環境的這些特點及保證地鐵正常運營等因素的製約（yuē），使得自動變形監測係統在地鐵變形（xíng）監測中的應用遇到比其他工程中更多的技術（shù）問題（tí）。

A、項（xiàng）目監測區間長，工作基點位於變形（xíng）區內，極易受地鐵運行列車振動和氣流（liú）變化；

B、現場部分區間沒有網絡信號，因此如何確保監測（cè）數據的精度（dù）和（hé）傳輸成為（wéi）麵臨的關鍵問題；

C、遠程通信控製係統的可靠性在長期自動化監（jiān）測任務中對整個（gè）監測係統的可靠性至關重要；

D、新技術的實施缺乏規範、操作（zuò）規程、鑒定方法及機構等技術支撐。

RT軌道交通：您如何理解“軌道交通智慧基（jī）礎設施”這一概念（niàn）？主要（yào）包（bāo）含哪些基本要素和關鍵技術？

張繼文：智慧軌道交通是人類社會對軌道交通發展趨勢和運作模式的（de）抽（chōu）象，是軌道交通發展遠景的宏觀理念和建設目標，它“以人類智慧與（yǔ）經驗為指（zhǐ）導，以信號和信息的數宇化處理為基礎，以‘物’的智能（néng）化信息采（cǎi）集為基礎，以‘能實現人、機、物的全而互（hù）聯’的‘全聯網’為信息交換和資源共享平台，實（shí）現軌道交通係統的控製與管理過程智慧化，使之具有更透（tòu）徹的感知、更廣泛的互聯互通和更深入的智能化處理能（néng）力”，從而構建人和人類智慧、軌道交（jiāo）通物理（lǐ）網絡、“全聯網”、智能信息處理技術及各類數宇化信息為一體，構建“高效、便捷、安全、可（kě）視、可預（yù）測、環保和（hé）智慧”的（de）現代軌道交通係統。

其（qí）中，“軌道交通（tōng）智慧（huì）基礎設施”是“智慧軌道交通”的組成部分，是對嵌入（rù）智能功能的軌道交通基礎設施的（de）抽象，是更透徹的感（gǎn）知（zhī）“物”的和對“物”進行控製的關（guān）鍵，是實（shí）現“更深入的智能化（huà）”的關鍵部件。

將軌道（dào）交通智（zhì）慧基礎設施，這（zhè）一表述用於界定代表未來軌道交通建設行業（yè）的發展趨勢或目標的宏觀係統，不用於描述具體的單個(或局（jú）部的（de）)軌道（dào）交通建設項目。盡管該行業的發展離不開數（shù）宇化和控製管理的智能化，但著眼於行業（yè）總體發（fā）展，用“智慧”作為修飾語，強調“更透徹的感知、更廣泛的互聯互通和更深入的智能（néng）化處理能力（lì）”，更能夠（gòu）全而反映對行（háng）業發展的期望。

“更透徹的（de）感知、更廣泛（fàn）的互聯互通和（hé）更深入的智能化（huà）處理能力”是軌道交通（tōng）智慧基礎設施的基本特征，它以智能信息（xī）處理（lǐ）技術、全聯網技術和傳感技（jì）術為支（zhī）撐，構建和展示了一個“高效、便捷、安全、可視（shì）、可預測、環保和智慧”的、高科（kē）技（jì）的（de）、現代化的（de）、龐大的軌道（dào）交通智慧基（jī）礎設（shè）施係統。

基（jī）本要素：物聯網、係（xì）統平（píng）台、智能處理芯片、嵌入式技（jì）術和先進、敏（mǐn）銳、精確、快捷的傳感技術。

關鍵技術：物聯網是一把（bǎ）雙刃劍，它在給控製（zhì）係統帶來便利的同時，也帶來了一些函待解決的安全問題。長期以來，製造與生產企業的（de）控製係統大部分是采用專用的、封閉的體係結構。然而，當控製係統與物聯網相結合時，控製係（xì）統的體係結構就逐漸由封閉轉向開放，工業以太網和（hé）實時以太網在控製回路中就會與遠程（chéng）互聯，這就容易被黑客利用進行攻擊。

RT軌道（dào）交（jiāo）通：請（qǐng）您（nín）整體評價一下中國軌道交通信息化（huà）建設的發展現狀？與國外相比是（shì）否存在（zài）差距？目前，智（zhì）能化和信息化（huà）技術在軌道交通推進（jìn）的速度相對（duì）緩慢，您認為其中的（de）主要原因是什麽？

張繼文：中國軌道交通信息化建（jiàn）設的發展方便了出（chū）行者，具有速達、準（zhǔn）時、舒適、客（kè）運量大、環保等優點。但是通（tōng）過實（shí）際運營可以看出，中國軌道交（jiāo）通（tōng）信息化建設還不完善，其（qí）中存在的不足主要有幾點（diǎn）原因：

1）缺乏信息資源的整合共享（xiǎng）

交通行業之間（jiān）及與公安、醫（yī）療、救援等機（jī）構之間在信息建設管理上還存在各自為政的（de）問題。由於不同的行（háng）業、部門自身（shēn）信（xìn）息服務主體所依據的標準不統一、管理體製不同等原因，因而分別采用了（le）不同（tóng）的裝置（zhì）設備和數據交（jiāo）換平台，相（xiàng）互之間的信息（xī）很（hěn）難進行有效的傳遞和共享。這些都使（shǐ）得交通信息資源（yuán）較（jiào）為分散，分割情況嚴重，信息孤島現象（xiàng）明顯。致使各個行業、部（bù）門之間缺少（shǎo）協同作業，無法（fǎ）實現優勢互補，對出（chū）現的特殊情況也無法（fǎ）得到及時有效的（de）處理。同時，交通信息資源也存在著與社會公眾之間缺少信息交換的問題。

2）建設缺乏前瞻性

近年來，各地掀起了城市軌道交通的建設熱潮，有些城市對（duì）城（chéng）市軌道交通的規劃建設研（yán）究不夠深入，缺乏前瞻性的認識，從而（ér）出現（xiàn）了盲目建設的現象。

3）交通運輸綜合發（fā）展的程度低

地鐵目前（qián）已成為（wéi）我國城市中主要的軌道交通（tōng）運輸工具。通過北京（jīng）市等客流（liú）量較大的城市可以看（kàn）出，雖然部分城市的軌（guǐ）道交（jiāo）通（tōng）網絡化建設已初（chū）具規模，但仍可以發（fā）現地鐵上依然存在很多的擁擠排隊的（de）現象，尤其是在重要站點及換乘樞紐站，而乘客多因為距離、時間等原因不（bú）願選擇換（huàn）乘其他交通方式，因此僅靠單一的（de）軌道（dào）交通（tōng）方式（shì）已經（jīng）不能滿（mǎn）足大量的客運需求。我國多（duō）數（shù）城市對軌道交通與其他公共交通方式協同建設重視（shì）不夠，缺乏融合，還不能完全做到相互銜接（jiē）。交通運輸綜合發展的理念還（hái）有待進一步提高。

RT軌道交通：您如何判斷（duàn）“軌道交通基礎設施建造與運維智慧化”的未來發展前景？

張繼文：總體來說,中（zhōng）國軌道交通基礎設施建造與運維（wéi）智慧化方麵（miàn）發展前景非常廣闊。

在國外，像紐約、巴黎（lí）、東（dōng）京、倫（lún）敦等發達城市早在20世紀（jì）前（qián）就已經開始了城市軌（guǐ）道交通的建設，至今基本形成較為完善的軌道（dào）線網。國內軌道交通建（jiàn）設規模大（dà），繼一（yī）線城市之（zhī）後（hòu），二、三線城市進入建設高峰期，同期開工裏程多。至2016年11月，全國已有47個城市在建或準備建設（shè）地鐵，有24個（gè）城市95條軌道交通線（xiàn）路運（yùn）營，通車裏程3137公裏；“十三五（wǔ）”時期（qī）將進入城市軌道交通建設大發展階段，2020年規劃線（xiàn）路裏程將超過10000公裏。

因此構築一個安全、四通八達、密度足夠（gòu）、高速、高容量、可持續發展的城市軌道交通體係將在整個綜合交通係統中發揮（huī）骨幹和主導作用（yòng），軌道交通基礎設施建造與（yǔ）運維智（zhì）慧（huì）化已（yǐ）刻不（bú）容緩。

未來信（xìn）息（xī）技術將進一步融入（rù）到軌道交通建造與運維之中。借助新一代的（de）信息技術來建（jiàn）立一個服務於軌道交通的網絡體係，提升交（jiāo）通運輸效率，應是大勢所趨。

百人談

“百人談”是由RT軌道交通推出的大型全媒體係列訪談，近期擬邀請（qǐng）100位從事軌道交通基礎設施研究、規（guī）劃、設計、監測、施工建設（shè）及運營管理領域的專業人士講述其對智慧化的涵義、現狀以及未來（lái）發展路徑的理解（jiě），並進行深（shēn）度（dù）報道和宣傳。該（gāi）欄目旨在提升業界對軌（guǐ）道交通智（zhì）慧基礎的認識，推動中國軌道交通（tōng）基礎設施規劃建設、運（yùn）營管理的智慧化進程和發展，提高建設和運營的（de）安全性，以此促進中（zhōng）國軌道交通基礎設施建設和運營水（shuǐ）平的整體（tǐ）提升。