隧道检测速度提升30倍 西安电子科技大学杭州研究院雷达技术突破行业瓶颈

问题——从“看得见”到“看得准”,隧道隐蔽病害排查面临效率与安全双重压力。

我国铁路网规模持续扩大,隧道数量多、里程长、服役环境复杂。

运营过程中,衬砌厚度不足、脱空剥离、渗漏水及围岩空洞等问题往往隐藏在结构内部,表面不易察觉,却可能在长期荷载与环境侵蚀作用下逐步累积风险。

如何在不干扰运输组织的前提下,快速、连续、可追溯地掌握隧道健康状况,成为养护管理的现实课题。

原因——传统手段受制于作业窗口、主观判断与“贴壁”作业限制。

过去较多依赖人工巡检、锤击听音等方式,受“天窗期”限制明显,检测人员需进入隧道作业,安全风险高;结果高度依赖经验,难以形成统一标准与可复核的数据链条。

近年来应用的探地雷达等方法虽能提升探测能力,但多需要贴近壁面运行,速度通常仅为每小时数公里,且在隧道内管线设备密集条件下需频繁启停,难以适配大规模网络的周期性普查需求。

效率不足与数据化程度不高,成为制约常态化检测的重要因素。

影响——养护模式亟需从“事后处置”转向“数据驱动的预防性维护”。

在铁路运营里程不断增长背景下,若病害识别仍主要依靠低效率手段,势必导致抽检比例有限、发现滞后、闭环周期拉长,进而影响维修决策的及时性与精准度。

同时,养护资源配置也需要更可靠的数据支撑:哪里风险更高、何时需要加密检查、如何确定维修优先级,都离不开可量化、可比对、可追踪的检测成果。

提升检测速度与精度并实现数字化沉淀,是推动基础设施运维提质增效的关键一环。

对策——以非接触、等速、高精度为目标,推动检测装备“上车”并实现工程化验证。

针对行业共性瓶颈,西安电子科技大学杭州研究院团队依托雷达探测、信号处理与电磁场等技术积累,与企业联合开展隧道支护结构非接触式等速雷达检测装备研制。

研发并非停留在实验室条件,而是面向现场复杂约束进行迭代:包括电磁波在拱形空间中的传播特性、远距离空耦条件下目标响应提取、列车运行振动与环境噪声干扰抑制等。

最终形成的隧道专用远距离空耦雷达检测装备可搭载列车运行,在距隧道壁面4.5米以上实现空中扫描,检测速度不低于160公里/小时,在保障运营组织的前提下完成高速连续采集。

实测数据显示,检测速度实现从“低速贴壁扫描”到“列车等速检测”的跨越,为大范围普查提供了条件。

为验证可靠性,相关专家在疑似病害点开展钻孔取芯核对,雷达数据与实体芯样特征吻合度较高,为维修方案制定提供依据。

前景——从铁路到公路,从“采得快”到“看得懂”,数字化与可视化将决定应用深度。

业内认为,高速高精度采集只是第一步,更重要的是把海量数据转化为直观结论与可执行决策。

项目团队正推进数据处理、三维重构与可视化表达,目标是在车内实现对隧道内部结构的直观呈现,使病害位置、类型与规模更易识别,提高处置效率与管理科学性。

与此同时,相关技术的跨场景应用空间正在打开。

公路隧道同样面临数量增长、运营年限增加与病害隐蔽性强等问题,高效检测需求突出,已有单位表达合作意向,显示该类技术路线具备向更广泛交通基础设施延伸的潜力。

面向未来,随着标准体系、数据接口与运维流程进一步完善,非接触高速检测有望与既有巡检、监测、维修体系形成协同,推动养护管理从“经验型”向“数字型、预测型”升级。

从人工锤击到空中扫描,从经验判断到数字诊断,我国隧道检测技术的跨越式发展,彰显了科技创新对产业升级的驱动作用。

这项突破不仅提升了基础设施养护效率,更展现了产学研深度融合的创新活力。

在高质量发展新征程上,这样的"小切口、大价值"技术突破,将持续为现代化建设注入新动能。