唐超至今都記得2016年在武漢進行隧道結構病害三維激光掃描系統研發的那段日子。當時，他忙完白天的活兒，在夜里地鐵運營結束后還要鉆進地鐵隧道，開展測量、記錄數據等工作。

那時，博士畢業的唐超剛入職北京城建勘測設計研究院有限責任公司（以下簡稱“北京城勘院”）兩年。這所為修建北京地鐵1號線而成立的設計院，是全國第一家從事地下鐵道勘察、測繪的企業。

近年來，隨著運營線路和運營里程的增加，地鐵的運營監測越來越重要。據交通運輸部數據，2023年4月，31個省（區、市）和新疆生產建設兵團共有54個城市開通運營城市軌道交通線路292條，運營里程9652.6公里，實際開行列車311萬列次。

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地鐵建設期和運營期的隧道結構安全監測及智能檢測裝備集成研發，是唐超帶領的城市智能感知與精密測量工程技術中心（又稱“唐超創新工作室”）的研究方向。“隨著城市的建設發展，地鐵周邊地上建筑物不斷增多，很容易影響到地鐵隧道的受力。我們的工作是通過監測手段對城市基礎設施可能遭受的重大災害進行預測和預警。”唐超說。

在北京城勘院，這支由12名成員組成、平均年齡33歲的青年團隊，一直在為地鐵運營安全監測的智能化、智慧化發展而努力，他們將傳感器技術、計算機技術等運用于傳統工程測量，助力地鐵運營監測跑出“加速度”。

研發點子從實踐中來

如果把地鐵隧道看成一個圓筒，那傳統的地鐵運營監測則是在隧道里每隔40米測量一個截面，測繪人員拿著全站儀（用來測量某一點具體坐標的儀器——記者注）對截面上固定點進行坐標測量，通過多期對比分析隧道變形的趨勢。

“如果截面上固定點的數據沒有變化，一般就會認為這段隧道沒有變化。”唐超說，這種測量方式忽略了兩個截面之間可能發生的數據變化，隱藏著很大的安全風險。

雖然當時架站式三維激光掃描儀（一種以激光測距為原理的測量儀器——記者注）已經逐步應用在地鐵隧道結構檢測領域，但是連續架站造成的時間浪費和連續拼站造成的精度降低，使得這種檢測方式很難在生產上大規模應用。

2016年，為了適應信息化、智能化的發展趨勢，北京城勘院成立北京城建智慧工程院。作為新部門的一員，學測繪的唐超和另一名年紀更小的同事組成一個兩人團隊，開始進行隧道自動化檢測方向的研究，這也是唐超創新工作室的雛形。

他們結合移動測量的優勢，經過不斷的努力，研發了移動式隧道結構病害三維激光掃描裝備和技術。相較于常規測量單點采集的模式，它借助激光技術對隧道進行“實景復刻”，能快速獲取被測對象表面的三維坐標數據及其他關鍵信息。“測量設備在隧道鋼軌上跑一圈，就可以掃描出隧道整體的樣子。”唐超表示，這是由無數點組成的連續數據，可以避免以前出現的測量盲區。

2017年，這項技術開始被運用到生產項目中。在對某地地鐵進行運營監測的過程中，唐超的團隊利用這項技術，成功檢測到傳統測量方法忽略的、位于兩個截面之間的隧道頂板上一個17.8厘米的凹陷，而這個變形數值已遠超預警限值。以此次隧道安全隱患被順利排除為契機，他們的這項技術得以推廣。

之后，他們又研發了亞毫米級隧道裂縫檢測系統，可實現機器識別1毫米以下裂縫，還研發了鋼軌病害檢測系統和扣件病害檢測系統。

2019年年底，唐超創新工作室聯合武漢大學成功研發了全斷面一體化隧道病害智能檢測裝備，它將移動三維激光掃描裝置、地鐵隧道高清相機裝置、軌道道床表面檢查裝置、軌道扣件病害檢查裝置等集于一體。作為多位一體的應用于軌道交通隧道結構安全檢測的移動測量設備，它解決了地鐵安全測量長久以來“要素測全難、精確定位難、普查測快難”的問題，對隧道結構病害識別率達95%以上。

“以前僅測量隧道截面，3人一組測1個區間（地鐵兩站之間的距離，約1-2公里）就得兩天。現在用機器，一晚上可以完成5個區間。”唐超表示，這個設備跑一趟，可將隧道結構的、表觀的、扣件的、鋼軌的數據都采集回來，能解決地鐵運營中最常見的問題，剩下的工作可以在電腦上完成。

目前，唐超創新工作室已經形成在生產中發現問題、到科研中去解決問題、再用解決方案到市場上去找新項目的良性運營模式。

校企合作，解決核心難題

回憶起研發初期的情形，唐超表示壓力很大、很難。但幸運的是，當時已有一些高校的科研團隊進行了相關研究。于是，他們一邊去請教院士、專家，一邊找相關的科研團隊進行協作。最終，他們選擇與武漢大學龔健雅院士、毛慶洲教授團隊合作進行攻關。

“武漢大學的測繪專業很厲害，能給我們提供解決問題的基礎研究支持。”唐超提到，并不是有了基礎研究，問題就迎刃而解，還需要不斷去嘗試、修改。所以，唐超和團隊成員經常在隧道里一待就是三四個小時，“如果獲得的數據不一致，就要從各種可能存在的問題上找原因，再去解決，這個實驗是反反復復的”。

隨著雙方合作的深入，2019年3月，北京城勘院和龔健雅院士、毛慶洲教授團隊正式組建城市智能感知與精密測量工程中心。同年，唐超工作室進行的全斷面一體化隧道病害智能檢測裝備研發遇到了更關鍵、棘手的問題：它需要將3類傳感器匯集到一個設備上，但這3類傳感器無法實現時空同步。

唐超解釋說，每臺傳感器所記錄的時間、空間要一致，才能保證所有數據計算時的可靠性，其中涉及的知識更綜合、復雜。

對此，武漢大學為唐超團隊提供了相關基礎理論的支持，進而實現了數據的時空同步。這對設備的成功研發起到了重要作用。

談起合作經驗，唐超說，企業主要是搞生產，沒那么多基礎研究，高校恰恰能彌補企業這方面的不足。通過校企合作進行技術成果轉化，是值得持續做好的事情。

為青年提供開闊的發展空間

做設備需要很多跨學科知識，多專業領域的人才支撐尤為重要。如今，唐超工作室的12名成員來自測繪、機電、結構、地理信息等多個相關專業。

其中，1991年出生的徐鵬宇年紀最小，她的主要工作內容是處理隧道現場三維激光掃描后傳回的點云數據。最近，她正在做武漢地鐵的項目，拿到手的測量數據就有50G左右，“每天一睜眼迎接我的就是一堆Excel表”。不過面對龐大的數據量，她已逐漸找到了自己的工作節奏。

在團隊里，大家會經常圍繞專業上的問題提出各自的想法，并在實踐中檢驗。比如，偏向于結構研究的項目經理王曉靜，針對大跨度鋼結構變形，通過學習、鉆研，提出了一種鋼結構施工過程中空間位形定量判斷的方法，完善了國內該領域的研究。

“我在這里可以充分發揮自己的作用，領導特別支持個人的發展提升。”團隊里的一名年輕人說，有一次她準備參加一個職業技能考試，唐超知道后特意給她放了一周假，讓她專心備考。

唐超將部門定義為一個應用研究型單位，他也在不斷思考自己和團隊成員的職業發展。他覺得，只有不斷創新，善于用新技術解決新的問題，才能為團隊爭取到更多的發展空間和機會，讓年輕人發展得更好。

現在，他們的技術已經在北京、武漢、蘇州、長春、南寧、哈爾濱等多地地鐵項目中落地。雖然這群年輕人在做的只是軌道交通細分領域一個很小的點，但唐超說，他們會一如既往地踏實做下去。