星律科技固态激光雷达助力南昌铁路局轨道安全防护工程

一、城市概况

1.1 地理与水文

南昌位于江西省中北部，地理坐标北纬28°10′~29°11′、东经115°27′~116°35′，总面积7,195平方千米，常住人口644万人。南昌地处赣江下游、鄱阳湖西南岸，地势西北高、东南低，西部以丘陵山地为主，东部为鄱阳湖平原，全境海拔多在20-500米之间。南昌铁路局管辖范围覆盖江西、福建两省大部分铁路线路，营业里程约7,000公里，是华东地区重要的铁路枢纽。赣闽两省地质条件复杂，铁路沿线穿越丘陵山地，桥隧比高达35%以上。

1.2 气候与降雨

南昌属亚热带湿润季风气候，四季分明，雨量充沛。年平均气温17-18℃，年平均降雨量约1,600-1,700毫米，降雨主要集中在4-6月的汛期，占全年降雨量的45%以上。暴雨、强对流天气多发，单日最大降雨量可超过200毫米。暴雨期间铁路沿线边坡溜坍、轨道积水等次生灾害风险显著升高，对轨道交通安全运行构成严重威胁。

二、政策背景

2.1 国家层面政策

• 《交通强国建设纲要》（2019年9月，中共中央、国务院）：明确提出推进交通基础设施智能化，加强交通基础设施安全防护能力建设，推动先进技术应用。
• 《"十四五"现代综合交通运输体系发展规划》（2022年1月，国务院）：要求提升交通基础设施安全防护能力，推进智慧交通发展，强化铁路沿线安全风险监测预警体系建设。
• 《"十四五"铁路安全发展规划》（2022年，国家铁路局）：明确要求加强铁路沿线异物侵限、自然灾害等安全风险监测能力建设，推广先进传感与智能监测技术在铁路安全领域的应用。

2.2 省级政策

• 《江西省"十四五"综合交通运输体系发展规划》：提出推进智慧铁路建设，加强铁路沿线安全监测和预警能力。
• 江西省交通运输厅持续推进铁路沿线安全环境治理和智能化监测设施建设，推动异物侵限检测等新技术在山区铁路线路中的应用。

三、项目背景

南昌铁路局是中国铁路南昌局集团有限公司的简称，管辖范围覆盖江西、福建两省大部分铁路线路，营业里程超过9000公里，其中高速铁路里程约4000公里，管辖车站600余个。作为华东地区重要的铁路枢纽，南昌铁路局每日开行旅客列车超过800列，货物列车超过300列，线路穿越赣闽丘陵山地，地质条件复杂多样，桥隧比高达35%以上。

近年来，随着极端天气频发和沿线城市化进程加速，铁路轨道异物入侵事件呈上升趋势。根据中国铁路总公司安全通报，2023年全国铁路系统共发生异物侵限事件230余起，其中因山体落石、边坡坍塌、人为抛掷物等因素导致的轨道侵入占比超过60%，造成列车紧急制动120余次、线路中断累计超过180小时。南昌铁路局部分山区线路如鹰厦铁路、峰福铁路更是异物入侵的高发区段，年均发生异物侵限事件15至20起，严重威胁行车安全。

传统异物检测依赖人工巡道和接触式传感器，存在检测盲区大、响应速度慢、误报率高等问题。为提升轨道安全防护能力，南昌铁路局决定在鹰厦铁路关键区段引入固态激光雷达技术，实现轨道异物的全天候、高精度实时检测。

客户痛点

• 异物入侵检测响应迟缓：传统人工巡道方式间隔时间长，单次巡道覆盖范围有限。从异物入侵到被发现平均需45分钟以上，而高速列车发现前方障碍物后的有效制动距离仅需3-5公里，时间窗口极为紧迫。2022年鹰厦铁路某区段因边坡落石未被及时检测，导致一列货车紧急制动，虽未造成脱轨事故，但延误运行3小时，影响后续列车12趟次。

• 恶劣天气下检测能力不足：江西、福建两省雨量充沛，年均降雨量1600-2000毫米，大雾、暴雨天气频繁。传统摄像头在雨雾天气下能见度不足50米，振动光纤在强降雨条件下误报率高达35%以上，导致大量无效报警消耗运管人员精力，真正危险的异物反而容易被忽略。

• 覆盖范围与维护成本矛盾：鹰厦铁路高风险区段总长约120公里，若采用电网围栏等接触式传感器方案，每公里部署成本约8-12万元，总投资需1000万元以上，且后续维护需要频繁的人工巡检。成本过高且维护难度大，难以大规模推广。

• 多目标识别能力缺失：现有检测手段多只能判断"有无入侵"，无法对异物的大小、形状、材质进行分类识别。对于轨面尺寸小于20cm的碎石、树枝等小型异物，传统方案难以可靠检测，但这些看似微小的异物在高速列车通过时同样可能引发脱轨风险。

解决方案

设备选型

星律科技针对铁路轨道异物检测场景，选用自主研制的固态激光雷达产品，核心参数如下：

系统架构

整套系统采用"端—边—云"三层架构：

感知层：沿铁路轨道间距200米部署固态激光雷达传感器，每组覆盖400米轨道半径，形成连续无死角的监测带。传感器以10Hz频率对轨面进行三维点云扫描，实时生成轨面三维模型。

边缘计算层：在通信基站或隧道口部署边缘计算网关，对激光雷达点云数据进行实时处理与AI分析。通过深度学习算法（基于PointNet++架构的轨道异物识别模型），自动区分列车正常通行、轨面异物、行人侵入、动物穿越等场景，准确识别异物类型并评估风险等级。当检测到轨面存在≥20cm×20cm的异物时，边缘网关在500ms内生成告警信息。

传输与联动层：边缘计算结果通过铁路专网（或4G备用链路）上传至路局调度中心平台。平台根据异物位置、风险等级自动触发分级预警：一级预警（小型异物）推送至区段养护班组手持终端；二级预警（中型异物）同步通知列车调度员和临近车次司机；三级预警（大型异物或塌方）自动触发信号系统降级、限速或闭塞指令。

部署方案

• 部署区段：鹰厦铁路K385—K420高风险区段，全长35公里，途经闽中山区，桥隧占比42%
• 安装位置：轨道两侧立柱或隧道壁，距轨面高度2.5-3米，每200米部署一台
• 部署数量：双侧共358台固态激光雷达，配套部署边缘计算网关42台
• 供电方案：铁路沿线电力+太阳能互补供电，确保24小时不间断运行

实施效果

系统自2024年6月投入运行以来，已稳定运行超过8个月，各项指标大幅优于传统方案：

运行期间，系统成功检测并预警边坡落石入侵事件7起、行人误入轨面事件3起、大型动物穿越事件2起，全部在异物出现后1秒内完成检测告警，为调度中心争取了宝贵的应急处置时间，有效避免了可能发生的行车事故。

客户评价

"鹰厦铁路山区段一直是我们的安全管理难点，过去靠人工巡道，雨天山路难行、夜间能见度差，巡道工自身安全也让人揪心。星律科技的固态激光雷达方案投入使用后，相当于在35公里高风险区段部署了358双'电子眼'，全天不间断地守护轨道安全。尤其是2024年9月那次台风天，系统及时捕捉到了K392+500处边坡落石，调度中心果断叫停临近列车，避免了一起潜在的严重事故。这套系统不仅技术参数过硬，更难能可贵的是运行稳定、维护简单，真正解决了我们长期以来的痛点。"

—— 南昌铁路局工务部 · 陈副主任

方案总结

• 全天候感知：激光雷达不受光照和雨雾影响，实现7×24小时不间断轨面异物检测，彻底填补了夜间和恶劣天气的监测空白。
• 毫秒级响应：从异物出现到告警推送仅需500毫秒，为列车调度和应急制动争取了黄金时间窗口，将被动应对转为主动预警。
• 精准识别：基于深度学习的AI边缘计算，不仅能检测异物，还能分类识别异物类型和风险等级，避免"一刀切"式告警造成运力浪费。
• 经济可靠：全固态设计无机械旋转部件，功耗仅8W，免维护设计大幅降低运维成本。据测算，整套系统投资回收期约为2.3年，远低于传统接触式方案。
• 易扩展部署：标准化设备接口和模组化架构，支持快速复制推广到其他高风险线路区段，具有良好的可复制性和扩展性。

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