深圳地铁停运事件回顾

2017年12月6日11时40分，深圳地铁运营发布消息称，12月6日7时许，外部施工单位进行项目作业时，在未经审批的情况下擅自进行打桩施工作业，将11号隧道打穿，致使11号线高速行驶的列车撞断桩头，列车严重受损，红树湾南—后海区段下行接触网设备受损，供电中断，行车被迫停止，大量乘客滞留车站。所幸，该事故未造成人员伤亡。

经全力抢修和系统安全检查，11号线红树湾南—后海区段下行具备行车条件，于19：48恢复通车。虽然该事件得到妥善处理，但该事件的发生已经造成了极大的经济损失与社会影响。

地铁现场及撞断的桩基

受损地铁列车车头

现场引起大面积乘客滞留（图片来源：深圳地铁运营官方微博。）

地铁危害事件分析

目前，我国的地铁建设长度和建设速度均为全球第一。预计到2020年，全国将有40个城市拥有地铁，运营总里程将达到6000—7000公里，目前年均增长里程在500公里左右。

随着大量隧道的建造和运营，隧道结构在运营过程中发生的安全事故逐年增加。其中原因除了该事件中地铁周边违规施工外，地铁隧道结构周边正常交叉施工、城市建设、土质环境等均会造成地铁隧道结构病害，使隧道不均匀沉降、衬砌裂缝、管片错位错台、接缝渗漏水、汛期管涌等问题。地铁隧道作为城市运营管理中至关重要的一环，一旦发生安全事故，将严重影响市民出行，并对社会造成巨大的经济损失及严重的负面影响。

因此，实时了解隧道运营安全状况是非常必要的。近年来，随着对隧道结构安全监测技术的不断研究，越来越多的监测手段被引入隧道结构监测中。拥有高精度、高稳定性、全智能化的实时在线监测系统对地铁隧道安全运营显得格外重要。

基于分布式光纤传感技术的

地铁隧道结构安全监测系统

地铁隧道距离长，跨越的地域广，因此其结构安全监测与维护工作难度更大。传统的地铁隧道结构安全维护养护工作通常采用第三方检测的方式获取结构安全数据信息，配合人工巡检开展。传统的养护方式虽然能够满足符合国家养护规范要求，但是并不能完全预报预防诸如深圳地铁隧道交叉施工停车事件一类突发事故的发生。因此，有必要对地铁隧道结构安全信息进行在线监测。

传统的监测方式如点式传感器、自动化全站仪等虽然能够实现局部在线监测，但受监测距离、价格、性价比、可靠性等因素影响、限制，通常只会在地质条件复杂的地段进行监控，难以实现全线在线监测。江苏法尔胜光电科技有限公司自主开发的“基于分布式光纤传感技术的地铁隧道结构安全监测系统”将光缆全线作为监测元件，监测地铁隧道结构安全信息，有效地弥补目前人工检测、点式监测方式的不足。

分布式光纤传感技术的基本原理为：分别从光纤的两端注入短脉冲光和连续探测光，通过测量光纤中受激布里渊散射光的频率变化，就能获得光纤轴向各点的应变信息。为获得较高的空间分辨率，通过改变泵浦光的形态，在测量的脉冲光发出前，增加一段预泵浦脉冲波来激发声子，可以同时获得10cm空间分辨率和±0.0025%应变测量精度。

 

基于BOFDA技术的结构监测原理示意图

在隧道结构监测方面，利用监测所测得的数据，结合结构具体情况进行建模分析。能够实现对隧道应力、沉降、裂缝变化等常见病害的长期实时监测。分布式光纤传感技术应用于隧道结构监测，即将应变感测光缆通过特殊的固定方式敷设于隧道表面，完成敷设的应变感测光缆形成隧道结构感知网，能够对隧道结构产生的变形进行感知，有助于了解隧道结构的变化区域。当隧道结构发生变形时，应变感测光缆能够感知隧道变化情况，并将感测的数据传递至地铁隧道结构分布式光纤传感监测系统，系统能够自行分析结构变化情况。当结构出现安全隐患时，系统将自动发出报警提醒运营管理人员加强巡检与维护，实现隧道结构安全隐患的早发现、早防治、早排除。

应用案例

江苏法尔胜光电科技有限公司致力于为用户提供以光纤传感技术为核心的安全监测解决方案，在桥梁、隧道、电力、煤矿等多个领域均有成功应用案例。对于本文提到的基于分布式光纤传感技术的地铁隧道结构安全监测系统，也是国内首次将本技术（BOTDR）应用于地铁隧道结构安全健康监测中，并取得了良好的效果。

本技术首次成功应用项目是《无锡地铁1号线分布式光纤传感结构监测》项目。 无锡地铁1号线是贯穿无锡市区南北的一条城市快速轨道交通线路，起于惠山区堰桥站，止于滨湖区长广溪站，途经惠山新城、无锡火车站、中心商务区、太湖广场CBD、太湖新城核心区等多个城市重要功能区。其中南禅寺—谈渡桥段地质情况复杂，特别是下穿越古运河，可能会由于淤泥及淤泥质土地基产生的不均匀竖向变形从而引起隧道变形。此外该区段附近有频繁的土木工程项目，需要实时监测施工可能造成的影响。

在无锡地铁1号线项目中，通过在地铁隧道内部敷设由江苏法尔胜光电科技有限公司自主研发的应变感测光缆及其配套产品，搭建地铁隧道结构安全健康监测平台系统，实现对隧道结构安全的在线监测。无锡地铁1号线隧道结构安全健康监测平台系统软件采用基于B/S架构的网页形式浏览结构安全信息，能够适应客户的浏览、操作习惯，界面友好，操作简单，具有实时/历史数据展示、单点/全线数据查询、单一/多类数据分析、结构健康状况评估、输出报表等功能，并通过3D现场仿真还原模型的开发，使用户更容易了解地铁隧道结构的健康状况。在3D仿真模型内，可以直接查看每个监测点监测数据。

系统主界面

3D仿真模型

3D仿真模型内数据查看

数据分析情况

项目实施完成后，将本系统获得的自动化监测数据与地铁运营方提供的第三方人工巡检数据对比，自动化监测隧道竖向变形数据与人工检测沉降数据趋势一致。虽在个别里程、管片部位存在少许差距，但整体来说，自动化监测系统获得的隧道沉降曲线更顺滑，更符合隧道结构实际运行的安全状况。因此得出结论，本系统测试数据精准度高，定位准确，可以准确反映隧道结构安全状况，能够满足地铁隧道结构安全在线监测的要求。

深圳地铁事件反思

深圳地铁停运事件已经妥善处理，我们在对违规操作的企业做出惩罚的同时，还需要进行反思，如何才能避免或将此类事故发生的概率降到最低。试想，在桩基刚开始影响地铁隧道结构还未对结构造成安全隐患时，有系统能够及时发出预警，工作管理人员能够第一时间发现违规的桩基操作并及时制止，一定能够避免此类事件的发生。

中国有句老话叫作防患于未然，在地铁隧道内增加完善的安全健康监测系统无疑能够最大化降低突发事件对于隧道结构造成的影响。希望分布式光纤传感技术能够被更多的人了解，也希望该技术能够在越来越多的地铁隧道结构中获得运用。

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