无人机铁路巡检解决方案

（一）巡检任务规划

1. 确定巡检区域与重点：依据铁路线路的特点，包括桥梁、隧道、弯道、道岔、供电设备等关键部位，以及地质条件复杂、事故多发地段，精确划定无人机巡检区域。针对不同区域的重要性和风险程度，确定巡检的重点内容和频次。例如，对穿越山区、河流的铁路段，重点检查山体滑坡、桥梁结构安全；对频繁使用的道岔区域，增加巡检次数，密切关注设备磨损情况。

2. 制定飞行航线：利用地理信息系统（GIS）和高精度地图，结合铁路线路走向、周边地形以及障碍物分布，规划安全、高效的无人机飞行航线。航线设计应确保无人机能够全面覆盖巡检区域，且保持与铁路设施及周边障碍物的安全距离。同时，考虑到电池续航、信号传输等因素，合理设置飞行高度、速度和中途停靠点，保证无人机能够顺利完成巡检任务并安全返航。

（二）无人机选型与设备搭载

1. 无人机类型选择

• 多旋翼无人机：适用于低空、近距离的精细巡检任务，如车站内设备检查、铁路沿线周边环境巡查。其良好的悬停稳定性和机动性，能够在狭小空间内灵活飞行，方便对设备进行多角度拍摄和观察。

• 固定翼无人机：具备长续航能力和较高飞行速度，适合对长距离铁路线路进行快速巡检，如偏远地区的铁路干线。可在短时间内覆盖大面积区域，获取宏观的铁路设施及周边环境信息。

• 复合翼无人机：融合了多旋翼和固定翼无人机的优点，既有出色的悬停性能，又能实现较长距离飞行。在地形复杂、需要兼顾精细检查和大范围巡查的场景中表现卓越，如山区铁路巡检，可灵活靠近目标进行详细勘查，也能快速转场至其他区域。

2. 搭载设备配置

• 高清摄像头：提供清晰、高分辨率的图像，用于拍摄铁路轨道、道床、路基、桥梁结构、供电接触网、信号设备等设施的外观状况，捕捉裂缝、变形、磨损、异物附着等异常情况。具备光学变焦和防抖功能，适应不同飞行高度和光照条件下的拍摄需求。

• 热成像仪：通过检测物体表面温度差异成像，有效发现铁路设备的过热故障，如接触网导线连接处发热、变压器过热等。在夜间或恶劣天气条件下，热成像仪能够穿透烟雾、灰尘，清晰显示目标物体，提高故障检测的准确性和及时性。

• 激光雷达：精确测量铁路设施及周边地形的三维空间信息，生成高精度点云数据。用于监测铁路路基沉降、桥梁结构变形，以及对铁路沿线障碍物进行精准定位和建模，为铁路维护和安全评估提供量化依据。

• 超声波探伤仪：针对铁路钢轨等金属部件，利用超声波技术检测内部缺陷，如裂纹、气孔等。可在不损伤钢轨的情况下，准确判断其内部质量状况，提前发现潜在安全隐患，保障铁路行车安全。

• 气体传感器：在铁路沿线存在化工企业、油库等区域，无人机搭载气体传感器实时监测空气中有害气体浓度，如易燃易爆气体、有毒有害气体等。一旦检测到异常，及时发出警报，为铁路安全运营提供预警信息，防止因气体泄漏引发安全事故。

（三）数据采集与传输

1. 数据采集：无人机按照预定航线飞行过程中，搭载的各类设备同步进行数据采集。高清摄像头和热成像仪实时拍摄视频和图像，激光雷达持续扫描获取三维点云数据，超声波探伤仪对钢轨进行探伤检测，气体传感器监测环境气体浓度。各类数据按照时间、位置等信息进行标注，确保数据的准确性和可追溯性。

2. 数据传输：采用可靠的无线通信技术，如 4G、5G 或专用数字通信链路，将无人机采集到的数据实时传输至地面控制站。同时，为防止信号中断或干扰，配备备用通信模块和数据缓存功能，确保在通信异常情况下数据不丢失。地面控制站接收数据后，对其进行初步处理和存储，并及时上传至铁路运维管理系统，供相关人员随时查看和分析。

（四）数据分析与处理

1. 实时监测与预警：利用图像识别、数据分析等技术，对实时传输回的无人机数据进行处理和分析。通过预设的算法和阈值，自动识别铁路设施的异常情况，如轨道变形、接触网故障、异物侵入限界等，并及时发出预警信息。预警信息以声音、弹窗等形式通知运维人员，同时在铁路运维管理系统中进行记录和跟踪。

2. 历史数据对比分析：将每次巡检采集到的数据与历史数据进行对比，分析铁路设施的变化趋势。例如，通过对比不同时期的轨道几何尺寸数据，判断轨道的磨损和变形情况；对比桥梁结构的三维模型，监测桥梁的沉降和位移变化。根据分析结果，预测设备的使用寿命和潜在故障风险，为制定科学合理的维护计划提供依据。

3. 报告生成与可视化展示：根据数据分析结果，生成详细的铁路巡检报告，内容包括巡检区域概况、发现的问题及隐患、问题严重程度评估、处理建议等。同时，利用数据可视化技术，将铁路设施的状态信息以直观的图表、地图等形式展示在铁路运维管理系统中，方便运维人员快速了解铁路整体运行状况，做出准确决策。

（五）人员培训与管理

1. 无人机操控培训：组织巡检人员参加专业的无人机操控培训课程，学习无人机的飞行原理、操作技巧、维护保养知识以及应急处置方法。通过模拟飞行训练和实际飞行考核，使巡检人员熟练掌握无人机的起飞、降落、巡航、悬停等操作技能，取得民用无人驾驶航空器系统操控员执照，确保无人机飞行安全、稳定。

2. 铁路专业知识培训：针对铁路巡检工作特点，对巡检人员进行铁路专业知识培训，包括铁路线路结构、信号系统、供电系统、通信系统等方面的知识。使巡检人员了解铁路设施的正常运行状态和常见故障类型，能够准确识别和判断无人机采集数据中的异常情况，提高巡检工作的质量和效率。

3. 数据处理与分析培训：培养巡检人员的数据处理与分析能力，使其掌握基本的图像识别、数据分析软件的使用方法。能够对无人机采集到的图像、视频、点云数据等进行初步处理和分析，提取有价值的信息，并生成巡检报告。同时，加强巡检人员对铁路运维管理系统的操作培训，确保其能够熟练运用系统进行数据查询、分析和报告提交等工作。

4. 人员管理与考核：建立完善的巡检人员管理制度，明确巡检人员的工作职责和任务分工。制定详细的考核标准和流程，对巡检人员的工作表现进行定期考核，包括无人机操控技能、数据采集质量、问题发现与处理能力、工作态度等方面。将考核结果与绩效奖金、晋升机会等挂钩，激励巡检人员积极履行职责，提高工作积极性和责任心。

二、无人机铁路巡检成功案例

（一）成都高铁工务段无人机助力汛期巡检

1. 背景：四川地区在汛期常面临强降雨天气，地质灾害风险显著增加，给高铁线路安全带来极大威胁。传统人工巡检难以全面、直观地掌握高坡、大桥等区域的风险状况。

2. 应用情况：成都高铁工务段配备了 20 余台无人机，基本实现管辖区域全覆盖。工作人员利用无人机高空视角，对铁路沿线进行排查，重点查看是否出现溜波、危石倒塌、异物侵入铁路线范围内等情况。同时，通过无人机采集轨道两边各 175 米，总计 350 米宽度的数据，并与系统原有数据对比。早在 2019 年，该工务段便成立高铁 “飞行队”，并完成各线路数据采集，在后台系统实现 3D 建模。借助 3D 建模与新数据对比，能够精准检测石头移动、树木倾斜等细微变化，即使石头移动 1 厘米、树木长高 1 厘米也能及时察觉。无人机拍摄图像传回后台系统，10 分钟即可生成全景影像。

3. 成效：无人机的应用有效解决了人工巡检的痛点，大大提高了巡检效率和准确性，能够及时发现并处理安全隐患，保障了汛期高铁安全畅通。在灾害发生后，利用无人机拍摄图像可及时引导抢险救援，对预测灾害影响、防范灾害进一步扩大起到重要作用。此外，对于人员难以到达的悬崖峭壁等区域，无人机也能进行拍摄排查，全面保障铁路安全。

（二）绵阳工务段 “智巡” 宝成铁路

1. 背景：宝成铁路沿龙门山脉而行，绵阳工务段竹园坝桥路车间管辖范围内地质结构极为复杂，桥隧设备众多，以往以 “人巡” 为主的检修方式劳动强度大、效率低，且难以满足春运等特殊时期高密度列车运行的安全保障需求。

2. 应用情况：2025 年春运伊始，绵阳工务段加大科技投入，在管内 300 余公里线路上建立 3 个无人机机场，对存在孤岩危石的重点区段进行全覆盖周期性 “智巡”。通过提前设定飞行路线和巡检周期，无人机可自动对沿线山体、危石、挡墙等进行病害位移实时监控。在人工智能技术赋能下，无人机巡检可克服极端天气影响，在不影响铁路运输的情况下，对安全隐患进行 AI 自动识别，实现全天候快速高效精准巡查。

3. 成效：设置无人机机场后，最短可实现每半小时对半径 10 公里范围内的所有铁路线路及山体巡查一遍，巡检响应速度和信息获取能力显著提升。通过详细的无人机巡检计划，进一步加密巡检频次，为每一块孤石危岩做全面 “体检” 并标记在案，有力守护了春运期间铁路运行安全，为列车安全出川入蜀提供坚实保障。

（三）齐齐哈尔供电段无人机巡检接触网隔离开关

1. 背景：齐齐哈尔供电段管内设备复杂多样、线路冗长，普通人工巡检难以做到全面细致检查，且部分区域因地势原因人员无法步行到达，给巡检工作带来极大困难。

2. 应用情况：为保障中秋期间铁路供电安全及列车平稳运行，齐齐哈尔供电段检测车间全面启用无人机技术对管内接触网隔离开关进行检查。无人机能够 360 度无死角、全方位检查隔离开关，抵达人工难以到达的位置精准采集数据。随着无人机缓缓升起，高清摄像头清晰捕捉隔离开关运行的每一个细节，从螺栓紧固状态到设备磨损情况都清晰呈现。

3. 成效：以前人工步行巡视，4 个人检查一个隔离开关需要 25 分钟，使用无人机后，2 个人仅需 5 分钟就能完成，效率大幅提高。同时，无人机拍摄的高清图片为后续维护和检修提供了宝贵资料，通过对比不同时间段的图片，可清晰掌握设备磨损和老化情况，为制定科学的设备维护计划提供有力依据，有效提升了铁路供电安全保障能力。

（四）海口铁路公安处打造 “空中哨兵” 新型警务模式

1. 背景：为提升公安机关新质战斗力，海口铁路公安处围绕智慧公安建设要求，在传统步巡和车巡基础上，探索创新巡防模式，以应对治安管理中的挑战。

2. 应用情况：启用警用无人机对海南西环货线进行自动化巡检，打造地面车巡、人巡、空中机巡 “三位一体” 的立体巡防体系。投入建设 2 套无人机场，具备自主起降、自动巡检、远程控制、精准定位等功能。无人机可对治安重点区域进行高空侦查和实时监控，实现指挥调度 “指尖化”。在优化地面巡防工作的同时，成立联勤联动工作机制，联合地方治安联防力量、义务护路队以及铁路内部单位，对无人机巡检发现的问题进行精准处置。

3. 成效：以往单纯依靠步巡，视野受限，突发警情难以及时发现。使用无人机自主巡防，16 公里的铁路线路仅需 20 分钟即可完成，而传统人工巡防需 2 人至少花费 3 小时。2024 年 4 月，棋子湾站派出所通过无人机巡检及时发现铁路线路旁明火，迅速通知相关单位将火苗消灭，避免酿成严重后果。通过打造 “人机互动、空地一体、联勤巡防” 应用新格局，加速构建立体化、全方位的平安守护网，为铁路安全提供了有力保障。

（五）广铁集团惠州电务段无人机巡检电力设备

1. 背景：粤东地区铁路线路大多位于崇山峻岭间，传统人工徒步巡视电力设备耗时费力且安全性不高。当地常年雨水充沛，野草丛生，给施工巡线和重点整治工作带来巨大挑战。

2. 应用情况：2024 年 12 月底，广铁集团惠州电务段引进无人机用于电力设备巡检。在梅州到兴宁、琥市、揭东三地长约 400 公里的线路上，每半月利用无人机进行一次电力设备巡查与处理。无人机能够迅速锁定重点区域，细致检查电线杆绝缘子破损、松脱、断裂和导线异物附着等问题。以前依赖人工徒步巡视，现场至少需要 5 名作业人员，现在使用无人机巡检，一个人就可提前巡检确定故障位置，然后再有针对性地行动。

3. 成效：无人机的应用大大缓解了巡检压力，提高了现场作业效率，保障了作业人员安全。目前，无人机已推广到全段 800 公里线路的巡检工作中，为保障粤东铁路电力设备安全稳定运行发挥了重要作用，有力确保了铁路运输的正常供电需求。