中车青岛四方所：打造人工智能为列车“体检”国内首次-木庄网络博客

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2018年,工信部发布的新一代人工智能产业创新重点任务揭榜单中,中车青岛四方车辆研究所凭借《基于人工智能技术的轨道车辆新型日检系统的研发与应用》项目成功“揭榜”。据了解,在轨道车辆新型日常检修领域,应用人工智能技术在国内尚属首次,为产业界创新发展树立标杆和方向,也为青岛开展“揭榜挂帅”工作积累了较好的经验。近日,大众网·海报新闻记者走进中车青岛四方所,探究该“揭榜挂帅”项目背后的故事。

以机器视觉代替眼睛人工智能为列车“体检”

记者了解到,列车的安全性要靠完善的日常检修系统来保证。当前,列车日常检修作业均靠人力完成,此种检修方式存在工作环境差、劳动强度大、夜晚人员容易疲劳、转向架顶部人工检查难度大、检修结果无法用于故障预警与统计分析、信息化水平低等问题,造成大量人力和时间浪费。

“而我们研发的基于人工智能技术的轨道车辆新型日检系统,是以机器人代替手脚、以机器视觉代替眼睛、以大数据智能计算代替大脑,当列车驶入这套系统内,会实现车顶、车侧、车底的360度覆盖检测,自动采集车辆外观信息并自动识别健康状态,取代了人工作业。”该项目负责人庄国军表示,列车入库后,搭载多自由度平台、跨轨运载平台、多臂运载平台的智能巡检机器人开始工作,代替人工完成了在复杂狭小空间内跨股道的检修任务。解决了过度依赖人工检测方式造成的效率低下、成本高昂、质量追溯困难等问题,为车辆全生命周期关键环节提供系统解决方案。

据悉,这套系统由轨旁检测系统、检修机器人、高性能大数据平台等子系统组成,融合高速图像采集装置、高柔性自动避障机器人、嵌入式机器视觉系统、深度学习技术、大数据智能计算平台、综合信息管理平台等技术。同时,新型日检系统还配置了数字化检修管理平台,该平台可对故障进行报警,可视化呈现检测结果;可对历史故障进行分类统计,预测故障发生趋势;可积累检测数据,针对各检测项点故障发生频率,动态调整检测频率、检测范围,提高检测效率,实现数字化、自动化检修。

目前,新型日检系统已完成在青岛地铁、青岛动车所、上海地铁、重庆地铁、山东高速等多个现场的安装和运行,可实现对传统人工日检项点90%的覆盖,现场故障识别准确率达到90%以上,能够有效识别螺栓松动、螺栓丢失、开口销破损、异物附着、表面裂纹等故障类型,减少轨道车辆日检时间和人员成本。

精英团队展现“最强大脑” 攻克难题是“日常”

“基于人工智能技术的轨道车辆新型日检系统的研发与应用,2017年我们投入研发课题,2018年申请了人工智能揭榜项目,2019年投入研发,2020年结题……”庄国军表示,回顾整个过程,听上去很“顺利简单”,但只有我们自己知道,项目进展的每一步都凝聚了研发人员的“心血”。记者了解到,该项目整个研发团队有23人,每一位都是精兵强将,因为这个技术在国内尚属首次,是一个从无到有的过程。

“在项目研发过程中,我们遇到过许多难题,比如轨道车辆底部结构复杂空间狭小,车身表面存在水渍、灰尘等干扰因素,以及室外环境光对图像采集系统的干扰等。”庄国军表示,研发人员的存在就是为了解决这些难题,在一次次的实验、观察、总结、调整中,项目在不断推进。

记者了解到,针对现场复杂环境下,图像中出现的各种干扰因素,研发团队研发了基于深度学习的目标检测和图像分割的故障识别算法,通过对深度学习模型结构的优化,仅使用少量故障样本和正常样本对模型进行训练,即可使算法具备良好的泛化能力,可对各种形态的故障进行有效识别。

同时,针对轨旁检测子系统在户外工作时,遇到的高低温、雨雪天气以及过车速度不均匀等问题,团队研制了具备抗日盲功能的3D线扫模组,能够有效克服阳光对成像的干扰,通过设计加热和吹扫的防雨雪外罩,保证设备能在雨雪等恶劣天气正常工作。

据悉,在项目研发过程中,形成了丰富的技术创新成果,共申请专利8项,发表论文4篇,获得软件著作权4项,形成了4项相关企业标准。基于人工智能技术的轨道车辆新型日检系统,为国内外首次在轨道车辆日常检修领域,应用人工智能及机器人技术,代表了轨道车辆日常检修的未来发展方向,大面积投入运用后,将对轨道车辆检修和管理方式产生革命性变化。

目前,该系统还在进行不断地优化调整,未来,中车青岛四方所希望,能不断提升科技自立自强能力,努力打造行业乃至世界“叫得响”的顶尖产品,以实际行动为中国轨道交通装备制造业振兴和实体经济发展贡献力量。

大众网·海报新闻记者刘宇昕青岛报道

来源：青岛新闻网