高铁“火眼金睛”是怎样炼成的？

京沪高速铁路，全长1318km，最早一班高铁早上7:00出发，最晚一班高铁晚上11:23到达从2011年到2021年，京沪高铁发送旅客的数量超过11亿人次

凌晨0点至4:30，被称为高铁检修的天窗时间，在这一时间段内，高铁综合维修人员往往要头顶星空，扛着几百斤的接地线，顺着高铁轨道，扶着长长的梯车爬上接触网支柱旁，一颗螺丝一颗螺丝地检查潜在的隐患，每处理掉一个隐患，乘客的生命安全就得到多一分保障。

过去，完成一次人工全线巡检，要花费3年的时间，后来，4C接触网检测车投入运营，拍照代替了人工巡视，让检测时间被缩短到一个季度一次，但是仍然需要依赖纯人工方式完成每张照片的分析和判断直到2019年，当采用AI技术的星空智能分析系统在京沪高铁全线应用后，借助AI技术分析已拍摄的照片，完成一次例行巡检只需要短短4天

据商汤科技星空系统商务负责人马骏介绍，中铁电气化局集团京沪高铁维管公司，中铁电化院，商汤科技从2017年开始，探索将AI技术应用到高铁接触网检测领域2021年8月以来，三方共同研发的星空4C智能分析系统，先后完成了国铁集团工电部组织的6个铁路局，13条线路接触网4C图像识别对比分析工作，取得显著成果，接触网维修师傅每天在夜幕的星空中工作，无畏严寒酷暑，无惧艰险辛苦，守护了高铁的安全运行，大家最终决定将智能分析系统命名为‘星空’

从望闻问切到看CT

过去高铁巡视员的工作就像中医，需要‘望闻问切’，当4C设备上线后，高铁就有了‘眼睛’，检测人员的工作也变为了‘看CT’中铁电化院副总工程师，京沪高铁接触网设计负责人黎锋表示

高铁运维的一个重要项目就是高铁接触网，其是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的输电线路，包括供电杆，接触线，吊弦等接触网会对列车的供电产生影响今年5月，受大风天气影响，高铁接触网挂异物，曾导致数十趟列车晚点，停运

有没有一种方法，老师傅的经验可以快速让新手也学会呢。:“技多不压身”，这话放在杨竞老师身上相当写实。

让新员工检测效率超过老师傅

我们最年轻的员工有刚毕业后今年7，8月份入职的，但在检测零部件缺陷上，可能干的比拥有七八年经验的老师傅还要好中铁电气化局星空系统负责人李曌宇说

这得益于采用商汤科技提供的AI视觉检测分析技术的星空智能分析系统在京沪高铁全线的应用。。

使用人工智能技术帮助判断高铁接触网存在的问题，是一个重要的研究方向，可以极大减轻人工看图的负担李曌宇介绍，2020年6月，星空系统完成人机对抗赛，验证算法在小部件的检测效果上显著优于人工，产品检测效率上达到人工效率的3倍截至2021年6月，星空系统模型版本进行了5次升级，可识别101类零部件，57大类缺陷

火眼金睛是怎样炼成的。如果这些还算寻常的话，能识破犯罪分子的动机，并及时阻断犯罪行为，就真是杨竞了不得的本事了。

如果说4C设备让高铁长了一双眼睛，那么星空系统则无异于将这双眼睛锻炼成了火眼金睛。

做到火眼金睛，并非一朝一夕AI产品的落地，要将技术与行业知识，人工经验相结合星空系统在设计中，考虑了高铁接触网上百类零部件的安装和紧固方法产品设计上参照行业标准，结合专家经验，将定义好的数据输入计算机进行训练，才能教会计算机识别缺陷商汤科技星空产品负责人肖旭介绍

在算法技术上，为了适配高铁接触网的复杂场景，商汤融合了传统视觉算法和深度学习算法，并使用超算平台不断迭代优化算法性能，商汤科技星空算法研发负责人暴天鹏介绍:比如吊弦断裂这一个故障点，吊弦断裂的样本极度缺乏，如果采用传统算法检出率只能在73%，纯深度学习检出率在83%，最后我们将二者相结合，将检出率增加到了95.37%，而对于吊弦硬弯缺陷的检测，我们采取了多级筛选算法，确保吊弦硬弯的检出率超过99%。身为天津某中学的体育教师，杨老师不仅羽毛球在全市数一数二，各种球类运动都是一把好手。

事实上，机器学习所需的运算量超乎常人想象，商汤科技系统架构副总监宋剑锋表示，目前梳理出来需要识别的接触网缺陷项点高达上千种，这需要用到基于SenseCore商汤AI大装置的超算平台该平台由上万块专业GPU组成，一分钟就可完成台式电脑数年的运算

伴随着星空系统数据的不断积累，也让预测未来可能发生的故障成为了可能星空系统可以准确定位每一根支柱的杆号，并建立数据档案进行管理在分析出过故障的零部件时，可以回溯过去一段时间是否有即将出故障的趋势，未来我们将可能提前预测可能发生的故障李曌宇说

安全运行好不好，就看运维是不是高效，可是伴随着高铁的大规模建成开通，白天运行夜间检修的高铁运营模式，日益增大高铁运营检修压力黎锋表示，也正是这些开发者们创造出的‘星空’系统，使得运维人员不再头顶星空‘望闻问切’，而是可以有效利用‘天窗时间’对接触网进行高效，精准维护，也让检测人员能在另一片‘星空’之下更好守护乘客的安全

如今，星空系统已经在京沪高铁全线应用，为高铁的运行安全，旅客的出行便利，做着默默贡献，也让常年工作在星空下的维修人员多了一份安心和陪伴对于中国高铁智能化巡检的未来发展，黎锋表示:我们将行业领先的AI技术赋能到高铁接触网检修，精准助力中国高铁实施预测性维修，提升高铁品质，展现了中国企业的创造力和竞争力未来伴随着‘星空’系统的广泛推广，还将扎实助推中国高铁走出去战略

文/罗亦丹