創科廣場｜商湯建4C「星空」分析系統 AI檢查高鐵架空電纜

中國營運全球最大高鐵網絡，去年中國高鐵總長度已經超過了37,900公里，預計2035年，中國高鐵全長達7萬公里。中國高鐵是電氣化列車，從路軌至架空電纜，或者國內稱為「接觸網」的檢測及維修非常重要。

 

架空電纜是通過架設支柱上裝置，將從牽引變電所獲得電能，輸送給電氣化列車。架空電纜向列車供電，架設鐵路上空輸電綫路，由接觸的懸掛、支持裝置、定位裝置、支柱與基礎部分組成。架空電纜的懸掛又包括接觸綫、吊弦、承力索以及連綫零件，國內檢測架空電纜，一般以被稱為4C接觸網懸掛狀態監測裝置檢測車，在行駛過程以紅外感應，拍攝架空電纜上的零件，識別接觸網零部的可能缺陷，檢測異常並作預警，通過專業定制軟件分析故障隱患。

 

　　4C接觸網懸掛狀態監測裝置傳回的圖像極多，幾乎不可能以肉眼分析，通過自動分析、缺陷分類、歷史結果對比的監測裝置，國內廠商亦以深度學習，協助人眼判斷，檢出率比人類更準確。

 

大增檢出缺陷準確率

 

　　商湯科技與中鐵電氣化局集團京滬高鐵維管公司、中鐵電化院合作，基於商湯的「工業引擎」打造「星空」4C（接觸網懸掛狀態監測裝置）智慧分析系統，大大提升檢出不同缺陷的準確率。

 

　　京滬高鐵是貫通南北的交通大動脈，全長1318公里，2011年開通以來安全運送旅客超過13.5億人次，最高時速350公里，10年以來累積的車程超過了15.8億公里。

 

　　京滬高鐵也貫通了環渤海經濟圈和長江三角洲的兩個最重要經濟區，貫穿了京、津、冀、魯、皖、蘇、滬7個省市，其中有24個車站，2020年1月在上海證券交易所上市。

 

　　維修人員為確保高鐵行車安全，每天凌晨在「天窗時間」，檢查高鐵的架空電纜，但每完成一次全綫人工巡檢，要耗時達3年；通常一個巡檢周期還未結束，架空電纜已可能出現新的隱患。4C接觸網檢測車就是以拍照代替人工的巡檢。京滬高鐵4C接觸網檢測車每季度採集的圖片多達300萬張。

 

　　2017年，商湯應用AI技術在檢查高鐵架空電纜。經兩年的前期研究；至2019年才5月正式啟動，利用商湯開發「工業引擎」建立「星空」智慧分析系統，AI分析僅需2名技術人員，需時約10天，便完成300萬張圖片分析。

 

　　「星空」系統亦不需4C檢測人員具備深厚的檢查經驗，減少人工判斷的標準差異，新入職員工也能跟專家一樣，進行準確分析判斷。

 

　　從架空電纜設備、支撐結構到懸掛裝置，「星空」系統可自動識別從螺栓螺母、絕緣子、吊弦、開口銷釘、承力索、接觸綫等過百個零部件的超過一千種不同缺陷；例如面對吊弦斷裂，通過傳統演算法和深度學習混合視覺演算模式，商湯將檢出率，從73%提升到了95.7%，提升檢測效率和準確率。

 

共檢查逾13億零件

 

　　2021年，「星空」系統完成國鐵集團工電部組織的6個鐵路局、13條綫路接觸網4C圖像的識別對比分析。至今「星空」分析系統檢查中國高鐵的總長度超過3萬公里，圖片數量超過4800萬張，零部件數量超過13億個。

 

　　在2012年，中國鐵道部已頒布實施《高速鐵路供電安全檢測監測系統（6C系統）總體技術規》。高速鐵路供電安全檢測監測系統（6C系統）包括高速弓網綜合檢測裝置（1C）、接觸網安全巡檢裝系統（2C）、車載接觸網運行狀態檢測系統（3C）、觸網懸掛狀態檢測監測系統（4C）、受電弓滑板監測系統（5C）以及接觸網及供電設備地面監測裝置（6C），主要為鐵路供電提供安全監測，其中不少以高清圖片監察，所以AI技術能夠在鐵路維修大派用場。