摘  要：随着我国社会经济的迅猛发展，高铁领域有着良好的发展前景，列车运行里程大幅增加，同时，是的列车运行维护工作日益繁重。因此，有必要立足于5G环境下分析无人机的应用领域，为在高速铁路轨道巡检中灵活应用奠定坚实的基础。鉴于此，结合现有技术和经验，本文着重论述了应用于轨道巡视的无人机巡检需要满足的基本要求，研究5 G网络下的无人机巡检技术，探索一种新型的高铁巡检模式，以提升巡检效率为目标，最终能够为高铁巡检变革提供理论基础。

关键词：5G环境；无人机；高速铁路轨道巡检；应用探索

一、无人机应用领域

（一）铁路巡检与高压输电线路巡检的区别

随着我国经济的快速发展，高压输电线路数量逐年增加，面临着施工强度大，检修周期长，部分线路存在维修风险等问题。因此，为了最大限度地解决运行的安全性、工作量大等问题，国家电网在日常的高压输电线路巡视工作中，采取了一种新型的手工巡视与无人机巡视相结合的方式。在我国，与高压输电线路巡检一样，也存在着类似的问题。传统的手工巡检方式存在工作量大、部分区域作业风险大、作业效率低等问题。在无人机巡视时，由系统终端控制无人机，并使用其携带的设备巡视、维修被测线路。依据无人机机体结构，可将无人机分为多旋翼无人机、无人直升机、固定翼无人机和复合翼无人机等多种类型。无人机是无人机的重要组成部分，在军事和石油勘探等领域有着广泛的应用。多旋翼无人机以其体积小、机动性强、可垂直起降、可精确悬停等优点，适合于航空摄影、维修等高精度作业。

（二）铁路巡检与机场异物探测的区别

在机场空域内存在的异物，会对航空器的安全运行构成威胁，并可能对航空器的安全产生危害。这些外来物质包括动植物、岩石、人造物体等，在国际上被称为“Foreign ObjectDebris”。这些外来物还会给列车安全带来很大的危害。为解决这一问题，国内多条铁路均于当日开通前，安排一列时速超过300km的特殊列车以此来保障线路无异物，并伴有线路巡查，确保线路的安全。但是，传统的人工检测方法耗时耗力，效率低，且难以保证彻底去除杂质。

（三）无人机巡检的优势特征

经过市场调查，发现无人机巡检的优点主要表现为，能够在预定的路线上行驶；对铁轨的异常情况进行实时报警；线路的高清晰度图象可以被实时调用，使得巡视效率大大提升。无人机云台装备种类繁多，通用性强，在航行中可以实现轨道异物探测、轨道无损检测、线路周围异常报警以及线路现状调查等多种功能。

二、5G环境下无人机在高速铁路轨道巡检中的应用路径

（一）无人机巢

搭载大疆DJI Dock型的无人驾驶无人机可以实现7公里范围内的巡航和巡视，自重90公斤，占地不到1米。在此基础上，可以与已有的推车相结合，搭载更多的无人机进行巡视作业。内置天线，一体化气象站，超广角监测摄像机， RTK基站，保证了无人机的飞行安全性，大大减少了操作难度。这个平台可以远程制定飞行计划，进行自主作业，也可以对多个无人机进行高清晰度的实时直播，使管理人员可以对作业区域进行远程监测，从而提升其应急能力。总体而言，将 DJI Dock安装在已有的小车上，并在巡视期间关闭线路，由多台无人机轮流巡视，能量耗尽后，首批无人机返回。第二批、第三批检查机器人被派了出去，所有的监控都是在机场或者机场周围的5 G通讯网络上完成的，实现了自动化的巡检，节省了大量的人力。

（二）激光无损检测法

当前在轨使用的探伤方法有超声波探伤法和磁粉探伤法，这些方法都需要将检测装置紧密地固定在被检查对象上，而无人驾驶的飞行器难以达到这种检测方法的高精度要求，而利用激光超声技术可以极大地降低对测量的高度要求。激光超声波是一种以脉冲形式在介质中传输的脉冲型超声波。激光无损探伤是一种新兴的无损探伤方法，在具体的工艺方面还有待改进。目前主要采用激光超声波、激光全息干涉等方法对其进行监控，其应用仍然受到待测部件和检测装置之间的距离的制约，不能充分满足该工作方式下的无人机飞行需要。但是它的使用范围比传统的方法要大得多。根据探测方法的原理，对无人机的云台安装设备进行了改进，两架无人机一组，编队飞行，僚机携带激光发生器；长型飞机上安装有信号接收设备，在同一列中维持一定间隔的两架飞机，实现激光生成-反射-接收的任务，并对其表面和内部破损情况进行分析。

无人机型号选择大疆的经纬M30机型或者是大疆的经纬M30/T机型，这两种型号都配备了广角变焦相机，可以在阳光充足的情况下，对轨道上有明显异物的情况进行侦查。利用激光测距功能，在巡视过程中获取轨道之间的轨距等间距信息，通过大数据处理，对轨道位移和是否对列车运行产生影响进行分析。这种方式可以把无人机群分成两个小队，一个小队的云台上安装了激光超声发生器，作为激光缺陷的来源。第二梯队的云台，配备了具有较长射程的信号接收设备，用于接收来自第一梯队的信号，并将被测试部件传回的各种信号通过5 G网络传送到无人机驾驶员的信息终端上。

三、结语

总而言之，本文通过分析现有高速铁路巡检模式及无人机在其它行业的应用，依据能够在高速铁路轨道巡检中所能达到的基本要求和我国的实际情况来提出基于5 G背景下的无人机在高速铁路轨道巡检中的应用路径，旨在提升巡检效率，并为我国未来巡检体制改革提供理论基础和实践经验。

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