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智能+,“奔跑的兔子”引領軌道交通 進入AI時代
來源: 發表日期:2019-03-06 瀏覽量:1993

本文原刊載于2019年3月6日《人民政協報》。



編者按:

春風浩蕩,萬物勃發。

2019年3月5日上午,十三屆全國人大二次會議在北京人民大會堂隆重開幕,李克強總理作《政府工作報告》。報告提出“堅持創新引領發展,培育壯大新動能。”報告指出,發揮我國人力人才資源豐富、國內市場巨大等綜合優勢,改革創新科技研發和產業化應用機制,大力培育專業精神,促進新舊動能接續轉換。

報告重強調,為完成以上目標,要推動傳統產業改造提升,要促進新興產業加快發展,要提升科技支撐能力,要進一步把大眾創業萬眾創新引向深入。

落實到行動上,我們要推動制造業高質量發展,強化工業基礎和技術創新能力,促進先進制造業和現代服務業融合發展,加快建設制造強國。打造工業互聯網平臺,拓展“智能+”,為制造業轉型升級賦能。支持企業加快技術改造和設備更新,將固定資產加速折舊優惠政策擴大至全部制造業領域。強化質量基礎支撐,推動標準與國際先進水平對接,提升產品和服務品質,讓更多國內外用戶選擇中國制造、中國服務。也要深化大數據、人工智能等研發應用,培育新一代信息技術、高端裝備、生物醫藥、新能源汽車、新材料等新興產業集群,壯大數字經濟。

在加強創新引領力,尤其是深化大數據、人工智能研發應用,壯大數字經濟的同時,“產學研用”也成為另一個布局重點。

“加大基礎研究和應用基礎研究支持力度,強化原始創新,加強關鍵核心技術攻關。健全以企業為主體的產學研一體化創新機制。”李克強總理在報告中指出,科技創新本質上是人的創造性活動。要充分尊重和信任科研人員,賦予創新團隊和領軍人才更大的人財物支配權和技術路線決策權。

北京天樂泰力科技發展有限公司就是這樣的企業主體。成立十幾年來,天樂泰力始終秉持科技創新使命,強調自主知識產權,尤其是近年來,主動踐行“產學研用”一體化模式,積極推動科技成果的轉化應用。

正如報告所言,把面向市場需求和弘揚人文精神結合起來,善聚善用各類人才,中國創新一定能更好發展,為人類文明進步作出應有貢獻。

天樂泰力必將乘著政策的東風,為中國創新發展,為實現中華民族偉大復興的中國夢貢獻自己的力量。



科 技 創 新 篇


全球首創地鐵隧道全天候智能化巡檢

2018年9月18日,德國柏林,第12屆國際軌道交通技術展正在舉行。這個堪稱交通軌道界的“奧林匹克”展會,吸引了全球61個國家的3062家專業企業和機構會集,超過1000位來自世界各地的商業、科學和政界代表出席開幕式。天樂泰力與中國鐵路總公司、中國中車、中國通號等174家公司組成“中國館”系列,向世界展示中國軌道交通近年來的新成就。

5號展館內,一款名為“奔跑的兔子”的地鐵隧道智能巡檢機器人不知疲倦地奔跑在軌道內,動作靈活、配置高端、功能多樣,吸引了眾多參觀者駐足。“奔跑的兔子”是天樂泰力參展的核心科技成果。

3天展覽會期里,天樂泰力的2個展位不斷迎接參觀者、咨詢者,國內外行業專家、科研機構以及潛在客戶都對智能巡檢機器人表示出濃厚的興趣。

其中不乏質疑,“這是你們原創的?”“最主要解決了什么關鍵問題?”

其中不乏稱贊,“我們都聽說過中國科技現在發展特別快,今天竟然見識到了這樣的實力!”“你們太了不起了!”

更多的是,紛紛豎起大拇指為天樂泰力點贊,甚至有參觀者脫帽致敬,向中國科技進步、向中國科研人員表達欽佩之情。


全球首發 開啟軌道交通運維AI時代

“奔跑的兔子”第一次亮相是在北京國際軌道交通展覽會上,早于柏林會展3個月。

2018年6月13日,天樂泰力在北京國際軌道交通展覽會上首次公開發布擁有自主知識產權的核心技術成果——地鐵隧道智能巡檢機器人,名為“奔跑的兔子”。“兔子”一經亮相,迅即引起國內外強烈反響。

“奔跑的兔子”是一款基于多傳感器識別和人工智能的全自動運行巡檢機器人,旨在利用大數據、機器人、人工智能等技術,把軌道交通安全防護從站臺延伸至隧道內,進而推動地鐵交通安全領域的數字化創新和提升運營安全水平。

“將人工智能引入城市軌道交通領域,實現地鐵隧道內智能巡檢,這在全球尚屬首次。”劉春梅介紹說,為了研發這個機器人,天樂泰力專門成立了子公司北京瑞途科技有限公司(以下簡稱瑞途科技)。

全球第一款的機器人到底是什么神器?

“有四大技術特點。”瑞途科技總工程師崔寶洲開宗明義地介紹智能巡檢機器人,首先是專門為地鐵隧道安全研發的;其次可以做到全天候智能化實時巡檢;再次能夠實現人工智能專家系統故障判斷;最后落點是大數據隧道病害趨勢預測。”

“我們的機器人多才多藝,可以實現九大功能。”他進一步說,智能巡檢機器人將在地鐵隧道內實現九大功能,分別為限界入侵預測、異物入侵預測、電纜溫度檢測、隧道內實時視頻監控、隧道三維建模、隧道壁面裂紋檢測、隧道壁面濕漬檢測、隧道幾何變形檢測、鐵軌幾何行為檢測等。

四大技術特點+九大功能,地鐵隧道智能巡檢機器人完美融合了檢測、監控與預警三位于一體,實現了人工巡檢向自動巡檢的轉變,實現了檢測項目由人工評價到基于大數據的人工智能辨識和評價,并將靜態、離散和碎片信息整合為動態、實時、三維信息,極大地推動了地鐵交通安全領域的智能化創新。

“目前,地鐵隧道智能巡檢機器人已經通過測試,具備了應用能力。”劉春梅說,這款地鐵隧道智能巡檢機器人是全球首款,將致力于服務國際和國內的軌道交通和陸路交通安全運營,敬請期待“兔子”奔跑在地鐵和各類交通隧道中。

“可以說,地鐵隧道智能巡檢機器人的問世,宣告了地鐵軌道交通運維領域正式進入AI時代。”著名機器人專家、北京航空航天大學宗光華教授如是評價。



飛檐走壁 與地鐵列車同時奔跑

“奔跑的兔子”長得并不像一只兔子,更像一款靈動的跑車。

“其實,我們在給地鐵隧道智能巡檢機器人取名的時候,一開始想的是‘瘋狂的兔子’,后來才確定叫‘奔跑的兔子’。”劉春梅說。

可以與地鐵列車并行,的確,“奔跑”更契合地鐵隧道智能巡檢機器人的內在氣質和技術特性。

——技術優勢之一:緊扣地鐵運行安全的剛性需求,不會影響地鐵列車的正常行駛。

地鐵的安全運營離不開維護巡檢,目前地鐵巡檢主要依賴人工巡檢、定期巡檢等,巡檢與運營只能二擇其一。

“奔跑的兔子”不會影響列車運行,如何能夠做到?

很簡單,飛檐走壁!

地鐵隧道智能機器人是一款側掛式機器人,有自己的專屬軌道。軌道安裝在地鐵限界以外的隧道兩側壁面上。因此,“奔跑的兔子”在執行巡檢任務時,不會影響地鐵列車的正常運行。

“你走你的,我檢我的!”崔寶洲用一句話點出智能巡檢機器人的技術優勢。

當然,與地鐵列車“并行”有更高的技術要求,要既不影響列車,又不被列車運行的震動干擾到。“我們排除了所能想到的一切外界干擾。也就是徹底實現了你走你的,我檢我的,檢測過程與列車運行互不干擾、同步進行。”崔寶洲說。

——技術優勢之二:全天候實時、無間斷巡檢,實現隧道檢測、監控、預警三位一體。

傳統的人工巡檢必須預留出“天窗期”,給人們的日常出行帶來極大不便。而且,人工巡檢還做不到實時的“同傳”。

地鐵隧道智能巡檢機器人提供了完美解決方案。智能巡檢機器人與列車同步運行,實現實時、無間斷巡檢,將突發、隨機事故防患于未然,將可以做到侵限與異物檢測、溫度異常報警、實時監視。在滿足地鐵維護運營的實時巡檢、定期巡檢的安全要求基礎上,以科技手段對人工巡檢和搶險巡檢兩大巡檢模式進行了升級完善,推動地鐵巡檢智能化。

“我們的巡檢不再被時間限制!我們辨識、認知并記錄了空間和時間!跨越了時空的矛盾,提供了創造性的認知方式和解決方案。”劉春梅難掩內心的激動。


人機配合 做你黑暗中最明亮的眼睛

地鐵安全運行關乎著數以億計百姓的出行。巡檢是最為基礎和重要的保障。

北京是我國最早擁有地鐵的城市,也是目前地鐵軌道線路最為完備的城市之一。有數據顯示,北京地鐵每天有近萬人對地鐵車輛設備設施進行巡檢維護。

黑暗,是他們工作的常態。需要警惕的是,人工檢測或許永遠無法排除疏忽大意帶來的安全隱患,尤其是一直處在黑暗的工作環境之中。

機器人無視黑暗,不會疲勞、不會有情緒,不會在意工作環境。在隧道無盡的黑暗中,天樂泰力找到了找到新途徑。

“黑暗環境作業交給我們的機器人去做,它可以成為人類在黑暗環境中最明亮的‘眼睛’。”說到此,劉春梅繪出了人機配合、黑暗環境中檢測安全漏洞的完整程式:機器人得到指令去隧道內巡檢,安全檢測員可以待命,一旦機器人發現需要人工修復的故障,就可以帶著工人準確找到故障點。這樣一來,不僅大大節省了人工,還可以互相彌補巡檢細節的不足,實現安全檢測無死角的完美配合。

“在機器人的探測區域內,各種非正常的變化,都很難逃過它的‘眼睛’。比如,地鐵軌道的非正常形變、落石墜物、隧道內的滴冒滲漏等” 天樂泰力總經理夏新建說,地鐵隧道智能巡檢機器人搭載激光雷達、紅外熱像儀、避障傳感器,氣體檢測儀、監控攝像儀等多種高科技檢測設配(設備),采用多傳感器融合定位和基于深度自學習算法的圖像測量與探測等先進技術,解決了地鐵隧道特殊環境帶來的技術難題。

智能巡檢技術可以完全替代人工嗎?

崔寶洲說:“從技術層面來說,我們的智能巡檢機器人已經基本涵蓋了傳統巡檢的范圍,比如限界入侵和異物入侵檢測等問題。但是,目前還做不到完全替代人工。”

目前,我國地鐵巡檢和安全防護以人工靜態檢查為主,少量動態檢測作為輔助。“不僅安全隱患比較大,而且效率也不高。”夏新建談到軌道交通基礎設施養護現狀時不無擔憂,速度慢、效率低、占用線路時間長都是小問題,更為緊要的是很多問題無法依靠人工快速識別判斷。智能巡檢機器人之所以可以實現等同于或高于人工檢測的效率和效果,是因為這個小小的跑車搭載了多種智能化前沿技術。

“這種技術搭載,有效實現了機器人進行限界入侵探測、隧道內異物檢測、電纜溫度檢測等重要工作的順利完成。”崔寶洲說,它所進行的巡檢,并不是簡單的數據收集,而是以數據為基礎,實現基于專家系統的智能判斷。

以隧道裂紋為例,機器人發現隧道內的裂紋,用高清相機進行快速拍攝,然后傳給專家庫。裂紋在機器人眼中只是一塊灰度比較深的區域,灰度區域可能是電纜或者別的什么東西,需要依靠專家系統對影像做出判斷,整個過程不需要太多時間,基本上是實時的。

“隧道內的微小變形,還是比較容易檢測的,但要對趨勢和預警作出判斷,從而排除隱患,則需要大數據的積累和驗證。目前,智能巡檢機器人離不開人工配合。”崔寶洲說。

智能機器人需要足夠的大數據。“只有以充分的大數據為基礎,我們的巡檢機器人才可以真正稱為智能巡檢機器人。”因此,天樂泰力和瑞途科技的研發團隊非常重視數據庫的建立和完善,不斷優化機器人基于大數據的趨勢性分析功能。

“實現高效精準、巨細靡遺的檢測、排查,就是研發智能巡檢機器人的初衷。”夏新建說,我們盡力做到將最前沿的技術成果的效果最大化。目前來說,人機結合還是最合適的方式。

“為了保證正常、安全的運行,我們經過兩年多的研制以及在模擬運行平臺測試。”現在,地鐵隧道智能巡檢機器人開始產品化了。



企 業 發 展 篇


自主研發是唯一出路

2017年9月10日,我國第一條地鐵線“北京地鐵1號線”全線加裝站臺門,并開始投入使用。12月30日,我國第一條完全自主知識產權的全自動運行系統(無人駕駛)北京地鐵“燕房線”正式開通運營。

80天時間里,天樂泰力先后完成行業內具有代表意義的兩個民生工程,為我國地鐵事業發展樹了兩個里程碑,一躍成為行業內的標桿企業。

回顧天樂泰力發展歷程,從成立時的跟跑到現在的領跑,17年中的一個個節點、一個個項目,慢慢拼成一篇厚積薄發的奮斗故事。


厚積行業內崛起

2002年,中國的地鐵線第一次安裝上了站臺門,為百姓的出行安全加了一道防護。

這一年,天樂泰力在北京成立。自成立伊始,天樂泰力敏銳捕捉到公共交通安全的市場需求點,將業務聚焦在與千千萬萬老百姓出行相關的自動門業務上。本著以誠信樹形象、以質量樹口碑的商業原則,天樂泰力完成了多家機場的合同供貨和服務,逐步發展壯大起來。

不止于此,天樂泰力進一步將目光聚集到地鐵運營安全領域,成為地鐵站臺門核心設備提供商。

站臺門系統是安裝在車站站臺邊緣,將站臺區域與軌行區隔離開來的一個設施,可分為屏蔽門和安全門等種類。

“在我們剛成立的時候,站臺門真的屬于‘奢侈品’,但是站臺門對地鐵運營安全非常非常重要,我們關注到了這個市場需求的‘痛點’。”劉春梅說,但當時的中國還沒有自己的站臺門技術,天樂泰力只能向國外尋找合作伙伴,很快天樂泰力成為知名度很高的國際自動門品牌中國區總代理。

而讓劉春梅印象最深刻的是,天樂泰力完成的第一個地鐵站臺門工程項目。

2005年,北京地鐵開始新一輪建設。天樂泰力帶著國外站臺門設備首次參與到了地鐵建設中,最終承接了奧運支線站臺門項目。

讓劉春梅沒想到的是,奧運支線站臺門項目要求之高超出了她的預期。這一項目直接考驗我國交通軌道科研技術水準,創造了地鐵發展史上的多個第一。以站臺景觀設計為例,奧運支線要求每座車站的裝修與周邊環境相融合,做到“一站一景”“站站迥異”。對天樂泰力來說,就需要在所提供站臺門的每塊玻璃上印有不同圖案,這種操作在國內地鐵建設史上可以說是開了先河。

“當時我們的壓力非常大。因為這是我們承接的第一個地鐵站臺門項目,各種困難、突發事件都是我們難以預料的,現在回想起當時的情景還歷歷在目。”劉春梅說。

然而,擺在劉春梅面前更為現實的困難是,產品概念化設計、核心控制部件、電氣設備的運營調試全部控制在外方手里。留給她和團隊的只是些框架和工藝設計、門體和結構制造、產品集成等零活。“有困難就克服!”劉春梅帶著天樂泰力團隊使出了拗勁兒,最終圓滿完成了奧運支線項目。

奧運支線項目為天樂泰力積累了寶貴的業務經驗,使其在行業內得以立足。同時,這一項目使劉春梅清醒地意識到,“供應鏈一旦失控,我們就被人卡住了命運的咽喉。”

“關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的”。沒有自主核心設備技術、沒有定價權,不符合本土化需求的設計理念等,必將受制于人。對于天樂泰力來說,要想發展壯大,自主研發和科技創新才是唯一的道路。


爆發 走向自主創新

奧運支線項目遇到的難題并沒有讓劉春梅立即投入到自主研發之中,最終讓她下定決心的是另外一件事。

有一次,劉春梅帶著團隊去找國外合作伙伴的工廠談判。談著談著雙方陷入僵局,沒想到對方直接解散會議,無禮地將他們丟棄在異國車站。

“那種屈辱,真的是刻骨銘心。當時我只有一個信念,就是一定要做自己的站臺門,堅決不能被人家卡住喉嚨。”劉春梅至今不能忘卻那種在車站的無力感。

在劉春梅的帶領下,以“科技守護安全”作為公司使命,堅持科技創新,始終聚焦安全領域,天樂泰力借助多年積累的開發經驗,持續不斷地加大研發資金和聘請專家人才。

功夫不負有心人。2010年,天樂泰力帶領完成的、我國擁有完全自主知識產權的站臺門產品正式在北京地鐵昌平一期工程中投入使用。天樂泰力從此邁上了新臺階,成為國內軌道交通站臺門領域最早擁有自主知識產權的核心設備制造商之一。

2017年,大家發現北京地鐵1號線悄悄加裝了站臺門,卻從未聽說過1號線停運的消息。

北京地鐵1號線開通已有50年,是我國最早的地鐵線路,也是世界上最繁忙的地鐵線路之一,日均運送近百萬人次。因為年代較早,為北京地鐵1號線加裝站臺門這個工程難度可不小。

而天樂泰力圓滿完成了這一項目,成為自主創新力爆發力的最佳腳注。

第一大挑戰是技術難題。

北京地鐵1號線建設時,還沒有加裝站臺安全門的理念,所以站臺設計較窄,站臺板的強度也未考慮安全門的重量。因此,1號線站臺門加裝工程主要包括四大工程:一是接觸軌改造,給門體留出安裝空間等;二是站臺板加固;三是門體安裝;四是測試調試,每一組站臺門投入使用前都要求至少5000次的開關門測試。

第二大挑戰是施工時間。

1號線沿線密布機關、學校、企業,為了不影響人們的工作、學習和生活,加裝站臺門項目要求不影響列車運行,不得停運,這就造成了每天只有不足3小時施工時間。而且項目要求必須在規定時間內完工。

時間緊,任務重。每天1號線末班車駛過以后,天樂泰力團隊和施工人員就整裝待發,晚上12點一過就帶著設備進場作業;為確保凌晨5點多第一班列車按時發出,天樂泰力人員在凌晨3點就開始做好新架設產品的防護,清理作業面、確保不能有任何棄物,然后離場。為了保證工程進度,所有設備在出廠之前完成組裝、測試,盡可能縮短進場作業的時間。

第三大挑戰是項目效果。

施工完成以后,“項目基本上是要求完工即使用,沒有以往的測試和試運行時間,這是對我們最大的考驗。”劉春梅說,這個項目要求技術水平之高、工期控制之嚴格是我們不曾碰到過的。

北京地鐵1號線加裝站臺門贏得了乘客和網友的一片贊聲。

回憶起自主創新時的艱難情景,劉春梅說:“那時我們的確非常辛苦,一方面員工要吃飯,企業要發展壯大,承接的各種項目要保質保量按時交付;另一方面要緊抓科研,堅持自主知識產權,我們的研發人員與行業專家一起出產品、想方案,不知道經歷了多少次糾錯和分析、專家評審、產品進行測試。”

成績來之不易。8年過去,天樂泰力已經完成和正在實施的地鐵線路超過15個標段,自主知識產權技術和產品日臻成熟。


騰飛 創新引領發展

“追趕、超越”意味著先緊跟不掉隊,實力增長到一定階段,再發力超越,爭取領先。

隨著自主知識產權產品不斷被運用到新項目中,天樂泰力挺起了腰桿,嘗到了甜頭。為深度發展,天樂泰力融入到軌道交通領域安全問題的解決之中去,創新潛力不斷被挖掘出來。

2014年,天樂泰力自主完成地鐵站臺門整體結構式絕緣技術,再次打破國外技術專利壟斷,開創了國內的又一個第一。

地鐵站臺門作為隔離乘客與列車的安全屏障,其絕緣技術直接關系到乘客的人身安全,是非常現實的硬性安全要求。但如此重要的技術在國內卻一直是老大難問題,甚至被認為是不可能實現或無法解決的。

“這一技術對施工條件、人員素質、環境衛生等要求特別高,基本上國內地鐵線路開通驗收時,站臺門絕緣已經被污染和破壞,而且無法恢復。”劉春梅解釋到,如果站臺門不絕緣,車廂和站臺門之間的電位差有可能帶來安全隱患,因此只能采取一些補救措施,但無法長效解決問題。

難題,不會讓天樂泰力退卻,只會激起創新的欲望和決心。

面對難題,天樂泰力投入大量人力物力進行專項研發。經過反復論證和實驗,終于完成了“站臺門整體結構式結緣系統”的技術攻關,一舉打破了國外知識產權壟斷。而且,天樂泰力自主研發的絕緣技術,具有施工簡單、不怕過程污染和侵蝕等種種優點。2014年,這項絕緣技術順利通過中國科學技術協會的國家科技成果評審,被認定為技術水平國際領先。

這給天樂泰力極大的鼓舞。天樂泰力不斷加大科研力度,取得了一系列成果,如全自動運行系統(無人駕駛)站臺門對位隔離技術和故障預警;激光/紅外對射探測技術,等等。

“安全第一”是天樂泰力的根本宗旨,“我們認為,保證產品使用者的安全,是每一個良心企業的基本準則。所以,凡是天樂泰力實施的線路,我們都為客戶免費提供站臺門整體結構式絕緣方案。”劉春梅說。

另一個標志性事件是,北京地鐵燕房線全自動運行系統(無人駕駛)的運行。

北京地鐵燕房線是經國家發改委批準的國家級軌道交通全自動運行示范項目,是我國軌道交通第一條完全自主知識產權的全自動運行線路。

天樂泰力站臺門技術全面應用于這條標志性的北京地鐵燕房線的全自動運行系統,擁有所提供站臺門產品的全部核心控制技術的自主知識產權。例如,站臺門與列車門之間對位隔離技術,激光對射縫隙探測技術,整體結構式絕緣技術等,在燕房線上都大顯身手。最終,燕房線站臺門技術作為全自動運行系統的組成部分順利通過RAMS工程認證。

“我們非常高興,或者說非常幸運的是,燕房線成為國家發改委批準的國家級示范項目,是中國軌道交通行業首個通過國際上最嚴格的RAMS系統工程認證的工程。”劉春梅說,“我們希望通過技術創新,實現行業騰飛和產業升級,從而對軌道交通安全發展貢獻自己的力量。”

全自動運行(無人駕駛)系統是未來地鐵建設的發展趨勢,北京、上海、成都、廣州、哈爾濱、杭州、武漢、濟南、南京、寧波、南寧等城市后續建設的地鐵線路將開始選用或更多選用全自動運行系統。

百尺竿頭更進一步。在布局站臺門安全守護的同時,天樂泰力進一步將目光投向地鐵隧道內,順利研發出地鐵隧道智能巡檢機器人,實現了對隧道內環境全天候實時監控。

從“科技守護安全”出發,天樂泰力不斷拓寬創新范圍,在行業內實現了創新性技術的發展和突破。



產 學 研 用 篇


打通成果轉化“最后一公里”

時間的指針撥回到156年前,1863年1月10日,英國人在倫敦建成了一條6公里長的地鐵,成為世界上第一條城市地鐵交通。火車自此開進了城市中心,黑暗冷清的城市地下布滿四通八達的交通網絡。地鐵的成功運行,改變了人們的出行方式,改善了城市交通,地鐵從此風靡全球。

1965年7月1日上午9時,北京地鐵1號線一期工程開工典禮在玉泉路西側兩棵大白果樹下舉行。在很多人記憶里,那一天晴空萬里。

這樣一個好天氣映襯著許多人的好心情。在一無經驗、二缺人才的情況下,中國地鐵在這一天頑強誕生了。盡管遲到了一百多年,但時至今日,不管是城市地鐵覆蓋量,還是地鐵總里程,中國在世界排名中都居于首位。


產與學,謀劃行業大發展

地鐵是最具可持續性的交通運輸模式,地鐵軌道交通是國家關鍵基礎設施和重要基礎產業,對我國經濟社會發展、民生改善和國家安全起著不可替代的作用。

令人遺憾的是,地鐵初建時期,我國一無技術、二無人才,眼睜睜看著這個巨大市場和龐大系統被國外供應商壟斷。

為推動城市軌道交通發展,近年來我國持續不斷加大支持力度,探索行業創新發展的道路。通過實施“創新驅動發展”戰略、“區域經濟一體化”、“一帶一路”、“制造強國”等措施,促進軌道交通科技持續自主創新,構建現代綜合交通運輸體系,建設創新型國家,持續加大支持力度。

“十三五”國家科技創新規劃指出,“圍繞打通科技與經濟的通道,以技術市場、資本市場、人才市場為紐帶,以資源開放共享為手段,圍繞產業鏈部署創新鏈,圍繞創新鏈完善資金鏈,加強各類創新主體間合作,促進產學研用緊密結合,推進科教融合發展”。

軌道交通重點專項確立了產學研用發展的四個戰略技術方向。以產學研用協同創新為主要模式,在軌道交通系統安全保障、綜合效能提升、可持續性和互操作等戰略技術方向進行覆蓋“基礎前沿研究、共性關鍵技術研發、集成與應用示范”的全鏈條部署、聚焦支持、有序推進,全面提升我國軌道交通系統技術、設施、裝備和運營的安全、效能、綠色、體系化和國際化水平。

2017年12月,《城市軌道交通全自動運行系統建設指南》白皮書發布,旨在為城市軌道交通建設業主方提供決策依據,為設計方提供設計指南,為運營方提供運營維護指導。天樂泰力作為白皮書的參編單位,獨立承擔了站臺門系統的技術研發、設備制造、工程實施及售后服務的標準制定。

目前,中國軌道交通協會正在擬定的城市軌道交通全自動運行系統核心設備產品規范,以北京軌道交通燕房線全自動運行系統核心設備技術要求為基礎,總結北京、上海全自動運行線路的設備要求,對比全自動運行系統和普通城軌系統的差異性,構建城市軌道交通全自動運行系統核心設備產品規范。

2018年,國務院辦公廳先后印發《關于保障城市軌道交通安全運行的意見》、《關于進一步加強城市軌道交通規劃建設管理的意見》,明確了城市軌道交通安全運行的頂層設計和重點舉措,促進城市軌道交通規范有序發展。

在7月召開的中央財經委員會第二次會議上,習近平總書記強調提高關鍵核心技術創新能力,為我國發展提供有力科技保障。指出要推進產學研用一體化,支持龍頭企業整合科研院所、高等院校力量,建立創新聯合體,鼓勵科研院所和科研人員進入企業,完善創新投入機制和科技金融政策。要充分發揮人才創新創造活力,選好用好領軍人物、拔尖人才,加大高技術領域專業人才培養。

一系列政策支持和行業規范的確立,天樂泰力與瑞途科技是參與者,是實施者,也是推動者。

2018年11月9日,瑞途科技受邀參加了由國家發改委、中國土木工程學會軌道交通分會、深圳地鐵等支持主辦的“2018年城市軌道交通基礎設施安全建造與智能運維高峰論壇”。崔寶洲在論壇上作了《智能機器人在地鐵隧道巡檢領域的應用》的專題演講。他指出,“產-學-研-用”結合的驅動模式是瑞途科技和天樂泰力聯合推進的道路,并與北京航空航天大學、呼和浩特市城市軌道交通建設管理有限責任公司,聯合開展地鐵隧道智能巡檢機器人的研究和應用示范。

而在國內政治大事的全國兩會上,每年都有不少為軌道交通建言發聲,謀劃行業布局,積極促進軌道交通行業健康發展。

2018年兩會上,全國人大代表張杰建議,應從頂層設計上盡快立法來規范城市軌道交通建設和管理活動。他表示,“隨著這幾年城市軌道交通高速發展,現行《城市軌道交通運營管理辦法》在行業里、在相關的行業標準體系內,并沒有考慮到城市軌道交通行業管理的特殊性,因此,對城市軌道交通行業的針對性,目前是不太充足的,執行效果也不太充分;國家層面的城市軌道交通基本法、正式的配套法也不齊備,這與法制化的建設要求存在一定的差距。”

全國政協委員、中國城市軌道交通協會會長俞光耀提到:僅2017年,我國內地新增地鐵線路就有33條。截至2017年年底,全國34個城市開通地鐵,線路總長度達5021.7公里。在俞光耀看來,城市軌道交通高速發展的背后也暴露出一些問題:“軌道交通與城市規劃不融合、不同交通模式間不銜接、技術設計標準體系不完備,規劃設計上缺乏前瞻性,立法上缺乏國家層面的法律支撐。” 俞光耀建議,應盡快開展城市軌道交通立法,從國家法律層面統一城市軌道交通的定義范圍,構建科學的軌道交通標準體系,規范城市軌道交通環境下的社會行為,明確城市軌道交通的空間建設用地使用權及其周邊土地物權人法律關系,明確城市軌道交通安全強制性規范要求,推動軌道交通與城市經濟社會持續健康發展。

針對上述一系列問題,我們不禁進一步思考,在高速與重載領域躋身世界前列后,中國軌道交通裝備未來之路怎么走?

到2020年,我國將在軌道交通系統安全保障、綜合效能提升、可持續性和互操作等戰略方向形成包括核心技術、關鍵裝備、集成應用與標準規范在內的成果體系,滿足我國軌道交通作為全局戰略性骨干運輸網絡的高效能、綜合性、一體化、可持續發展需求。

萬物互聯,萬物可控。我們處在一個5G時代,這是個物聯網大爆發的時代。我們還能看見的是,無處不在(防),無時不用(控),“無所不包”(用)“無微不至”(察),人工智能、大數據、云端,這組簡稱ABC的東西必將成為我們安全裝備產業的發展方向。


研與用,將需求化為技術創新

2010年3月,天樂泰力擁有自主知識產權的站臺門裝進了北京昌平線沙河高教園站,首次實現了站臺門系統國產化,打破了日本、英國、法國等國的技術壟斷。

為了加強安全管理,國家把站臺門作為地鐵建設中站臺項目設備的標配設施。直到天樂泰力為北京地鐵1號線全線加裝站臺門,北京市19條地鐵線路全部實現安全門防護。

產學研用模式中,企業始終是技術創新的主體。如何加快創新成果轉化應用,徹底打通關卡,破解實現技術突破、產品制造、市場模式、產業發展的瓶頸。答案是,推動建立產學研用一體化模式的發展、發展技術創新體系,是關鍵點放在實現好企業主體、市場導向、政府引導、平臺建設的密切合作與協同作戰。

以滿足國家戰略需求為目標,以市場具體需求和行業發展為導向,天樂泰力主動迎擊需求痛點,發力自主創新。目前,以天樂泰力為代表的國產站臺門技術已經達到了國際先進水平。

習近平總書記指出“發展數字經濟,加快推動數字產業化,依靠信息技術創新驅動,不斷催生新產業新業態新模式,用新動能推動新發展”。數字化是產業發展的大趨勢,是國家的頂層戰略。

通過科技創新,天樂泰力自主研發、設計、制造國內第一條無人駕駛地鐵運行線路站臺門,滿足運營要求和數字化智能化服務需求,天樂泰力在燕房線中創新和成功應用了自主研發的對位隔離技術、激光/紅外對射探測等多項技術,并且取得了國際領先的RAMS認證,為產品的全生命周期提供品質保障。

“我們所進行的探索,響應了習近平總書記的號召,我們希望自己的奮斗和努力可以推動、引領地鐵交通安全領域的數字化智能化產業創新發展。”劉春梅如是說。

2019年底,呼和浩特市1號線地鐵全面建成,有望成為國內首個使用人工智能巡檢機器人進行安全巡檢的地鐵線路。

為保障城市軌道交通安全運行,滿足我國城市軌道交通作為全局戰略性骨干運輸網絡的高效能、綜合性、一體化、可持續發展需求,形成包括核心技術、關鍵裝備、集成應用與標準規范在內的成果體系,呼和浩特市城市軌道交通建設管理有限責任公司與天樂泰力、瑞途科技共同成立了地鐵隧道智能巡檢機器人課題組,以呼和浩特市在建地鐵工程為基礎,共同推進地鐵隧道智能巡檢機器人在地鐵行業中的成果轉化和應用,建設產、學、研、用完美結合的工程示范項目,引領城市軌道交通安全進入AI時代。

“智能化產品的廣泛應用,是啟發引導我們攻克技術難題、實現機器人產品化的主要推動力量。”夏新建解釋說,我們的地鐵隧道智能巡檢機器人也是在這一背景下誕生,高效、準確、安全、先進、自動化的巡檢設備是必然趨勢。因為我們相信技術,相信技術可以給人類帶來福利。

天樂泰力是技術創新的探索者和踐行者。率先推動“車輛運行區域安全防護”新型理念、進行地鐵隧道智能巡檢機器人產品的研制,旨在利用大數據、機器人、人工智能等技術,把軌道交通安全防護從站臺延伸至隧道內,天樂泰力希望推動地鐵交通安全領域的數字化創新。

劉春梅帶領天樂泰力團隊自主研發地鐵站臺門系統,已取得100余項自主化知識產權、發明專利及軟件著作權,實現了多項技術的突破,在某些方面已經超越了國外相關技術產品,為實現核心技術設備的國產化作出了重要貢獻,其中,“站臺門整體結構式絕緣技術”填補了國內外空白。

在北京國際展覽會上,除了地鐵隧道智能巡檢機器人和站臺門整體結構式絕緣技術以外,天樂泰力還展示了領先的站臺門控制技術和故障綜合預警技術,為充分利用站臺門資源而研發的視頻信息發布技術,以及站臺門防夾激光探測技術。

一手抓自主研發,抓“產業最高端”的標準體系建設;一手抓企業發展,抓“對接市場最前沿”的產業集聚。同執兩端,不斷聚焦市場需求,不斷擊破需求痛點,不斷從產業鏈集群發展向構建產業生態圈延伸。如今,天樂泰力對于地鐵安全的守護從站臺層延伸至隧道內,已搭建起一個全天候、全方位的安全守護技術體系。


智能巡檢機器人,一個產學研用的典型案例

今天,北京市軌道交通運營總里程達636.8公里。近年來,我國軌道交通網絡增長迅速,大量基礎設施將進入養護期,線路安全和檢測面臨的壓力逐年加大。

劉春梅通過在地鐵現場的多次感受以及與地鐵運營方的溝通交流,意識到“地鐵隧道巡檢和安全防護是一個既繁重又危險的工作。” 研發人工智能巡檢機器人是看到了強烈的市場需求。

基于多年行業經驗,天樂泰力充分認識到地鐵巡檢的重要性,同時也發現了目前巡檢工作還處于夜間空窗期由人工進行巡檢的相對原始操作方式,無法保證巡檢工作的一致性及準確性。

為順應國家提出智能制造2025的產業化提升的要求,進一步解放地鐵巡檢工作的生產力,使地鐵巡檢工作由人工巡檢向人工智能、大數據、物聯網、機器人領域進行產業化轉型。2016年,天樂泰力成立了地鐵智能巡檢機器人課題組,對地鐵隧道智能巡檢工作進行專項研究。

“我們借助高校的科研力量,引進北京航空航天大學機器人研究所名譽所長宗光華教授為首席科學家。”劉春梅說,為了給地鐵智能巡檢機器人在研發提供理論性支撐,天樂泰力積極利用高校在機器人和軟件領域學術的領先性。又通過加強與北京大學軟件工程國家工程研究中心協同合作,進一步增強了研發實力。

2017年,為進一步加強研發工作的系統化,天樂泰力以“地鐵智能巡檢機器人”課題組為基礎成立了北京瑞途科技有限公司,專門組建了以博導、教授、博士、碩士和相關專業本科組成的專業機器人研發隊伍。團隊成員既有各大高校機器人所培養的機器人專業碩博士,也有全國機器人大賽冠亞軍團隊的骨干成員,是一只專業素養突出的機器人技術團隊。

到2018年,機器人已經完成了4代產品的研發工作。

地鐵隧道智能巡檢機器人的誕生,體現了世界軌道交通在地鐵隧道安全檢測與預警領域的新理念、新思路,也是機器人在地鐵隧道領域的創新式應用。

讓研發成果落地應用,成為天樂泰力的工作重點。依托12年的軌道交通智能制造經驗,天樂泰力對機器人的研發成果進行規范的產品化。

可喜的是,產品化后的機器人產品通過了國家權威機構的第三方檢測工作。同時,機器人產品也確定了在呼和浩特地鐵1號線進行產業化落地,成為地鐵智能巡檢產業化轉型的標桿工程。可以說,打通了科研成果轉化的“最后一公里”。

呼和浩特地鐵1號線在建設期間就進行了提前布局,引入機器人產品進行巡檢,將能夠解放后期運維生產力,形成地鐵運營的高起點。

呼和浩特地鐵1號線是內蒙古自治區興建的第一條地鐵線路,雖然呼和浩特地鐵的建設在國內的地鐵建設中屬于起步比較晚的城市,但是呼和浩特地鐵公司的管理者對于地鐵建設的起點要求是很高的。

“我很感謝呼和浩特市城市軌道交通建設管理有限責任公司決策者的戰略眼光和魄力,能夠與我們共同推動地鐵隧道智能巡檢機器人產學研用相結合。我們也非常榮幸,與呼和浩特市城市軌道交通建設管理有限責任公司一起通過創新產品產業化落地的工程建設項目,探索軌道交通安全的新理念和新模式,引領行業創新發展。”劉春梅說。

人才是創新的第一動力。今天的成績,離不開天樂泰力人的汗水。成立至今,天樂泰力始終在優化員工隊伍,不斷引進高端人才,以中國機器人領域領軍人物宗光華教授為首席科學家,云集了一批業內科技精英和優秀團隊的蕓蕓付出,才使得天樂泰力這艘大船穩健航行,順利扛過很多風雨。

劉春梅感慨地說,感謝這個時代,感謝團隊的努力,感謝我們遇到了好的時機。2000年左右國家提倡引進國外技術,我們趕上了;2009年左右國家提出國產化創新,我們又抓住了;2017年黨的十九大提出創新引領,這就是我們一直以來的驅動力。

十九大報告提出,要以“一帶一路”建設為重點,堅持引進來和走出去并重,積極促進“一帶一路”國際合作。

以“奔跑的兔子”為起點,天樂泰力將努力驅動技術革新、創新體制機制、聚合全球資源、關注用戶痛點、推進融合共享,更好地走出去,走好“一帶一路”,為世界軌道交通建設貢獻“中國智慧”和“中國方案”。

10多年來,天樂泰力每年都在交付運營的新地鐵線、新快速公交線。每條新開線路的試運行期間,坐著最后一班巡檢車離開現場的,有天樂泰力巡檢人;開通時守護在地鐵和公交線現場的,有天樂泰力技術人。



北京天樂泰力科技發展有限公司

北京天樂泰力科技發展有限公司成立于2002年,作為擁有完全自主知識產權的高新技術企業,多年來專注于軌道交通乘客、設備、設施安全防護。公司產品系列包括站臺門系統、站臺門間隙探測系統、站臺門視頻信息發布系統、隧道智能巡檢機器人。

作為國家高新技術企業及中關村高新技術企業,天樂泰力始終秉承“科技守護安全”的企業宗旨,公司重視科技創新,經過多年的不懈努力,現已擁有站臺門產品全部主要核心技術的知識產權,實現了核心設備的國產化,打破了多年來國外產品在站臺門行業領域的壟斷局面。公司擁有站臺門相關核心專利百余項。2017年,天樂泰力公司針對北京燕房線(中國第一條完全自主知識產權的無人駕駛地鐵線路)全自動運行系統更高的標準和要求,實施專項研發攻關,成功實現了以對位隔離技術和激光/紅外對射探測技術為代表的技術創新突破。這個項目成為國家級示范項目,并通過RAMS系統工程認證。

天樂泰力的技術和產品應用領域正在從城市軌道交通(地鐵、輕軌、磁浮、有軌)、快速公交(BRT)向高鐵、城際鐵路、公路隧道、海底隧道、城市地下管廊及電力、消防等領域延伸拓展。2018年推出的隧道智能巡檢機器人,使天樂泰力的技術創新從站臺延伸到更多領域。

天樂泰力將始終堅持以客戶為中心、以科技創新為支撐、以管理為基石,通過不斷地研發創新,為客戶提供優質的、滿足中國市場特點的軌道交通系列產品,為中國軌道交通的發展貢獻力量。




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