极端天气下铁路房建设备巡检与站房故障应急排查保障技术

引言：

本研究聚焦极端天气下铁路房建设备的智能巡检与应急排查技术。在安全维度，通过构建全链条防控体系，可显著降低设备故障引发的运输中断风险；在技术维度，融合物联网、人工智能等新兴技术的解决方案，可以为交通基础设施韧性提升提供范式参考。《交通强国建设纲要》明确提出“提升基础设施安全性和可靠性”的要求，本研究正是对这一战略目标的具体实践，对于完善现代综合交通运输体系具有重要现实意义。

一、极端天气对铁路房建设备的影响分析

（一）典型灾害破坏机理

极端天气对铁路房建设备的破坏呈现多维度、连锁性特征，不同灾害类型通过物理侵蚀、化学腐蚀或机械过载等途径导致结构损伤与功能失效。暴雨灾害中，短时强降雨易引发屋面排水系统超负荷，雨水倒灌进入站房内部后，造成吊顶坍塌、电气设备短路，通过墙体渗透导致地基土壤软化，进而诱发建筑不均匀沉降；冰雪荷载的威胁则集中于物理压力与低温脆化双重作用，站台雨棚积雪厚度超过设计限值时，钢结构焊缝处易发生应力集中断裂，同时道岔融雪装置故障将直接阻断列车进出站。高温极端天气下，金属屋面表面温度可达70℃以上，热膨胀导致连接件松动并加速防水层老化，候车厅大空间因空调系统超负荷运行出现局部温控失效，引发旅客中暑等次生问题。台风过境期间，瞬时风力超过12 级则可能掀翻轻型围护结构，飞溅杂物撞击幕墙玻璃形成穿透风险，而风暴潮叠加天文大潮会倒灌地下空间，造成设备浸泡腐蚀。

（二）高风险设备清单

铁路站房及沿线设备中，部分关键设施在极端天气下具有显著更高的故障概率与危害等级。屋面系统位列风险首位，包括金属屋面板、虹吸排水口及天窗等构件，暴雨中单处接缝失效即可导致每小时 200 升以上的渗漏量，而积雪不均匀分布会使网架结构杆件承受超过设计值 1.8 倍的偏心荷载。给排水设施中的地下管廊与泵房在积水倒灌场景下首当其冲，站台雨棚钢结构虽满足常规静力设计要求，但极端风压作用下悬挑端部风振系数可达2.3，螺栓松动引发的次生振动会加速疲劳损伤。配电系统中的户外箱变与电缆沟在高温高湿环境中可能引发区域性断电事故。

二、铁路房建设备巡检技术体系优化路径

（一）基于气象预警的动态巡检策略构建

极端天气下的铁路房建设备巡检必须形成分级响应、动态调整的闭环管理机制。现代气象短临预报已可实现 6 小时内降水、风力、温度的网格预测，通过接入铁路防灾系统后自动触发不同等级的巡检预案，当台风橙色预警发布时，系统立即标记沿线轻型屋盖、广告牌等风敏感区域为优先检查对象，生成包含无人机航测与人工重点核查的混合任务清单。暴雨红色预警阶段则自动提高排水泵站、电缆沟的巡检频次至每 2 小时一次，同时利用历史水淹点空间数据库预置抽水设备。

（二）多维感知技术在巡检中的集成应用

突破传统人工巡检的感官局限，当代铁路房建巡检正构建起声、光、热、振多物理场协同感知网络。分布式光纤传感系统沿站房结构布设后，可捕捉到混凝土梁 0.01mm 级的微裂缝扩展信号，其应变测量精度达到±1με ，远超人工敲击检查的可靠性。红外热像仪与可见光摄像机的多光谱融合检测，能同时识别屋面防水层空鼓与表面破损。声发射技术则擅长捕捉给水管道的暗漏信号，通过深度学习区分正常水流与泄漏特征声纹，定位可达 3 米范围内。更为前沿的太赫兹成像技术已开始试点应用于站房外墙保温层脱落检测，其穿透深度达 50cm 且不受雨雾干扰，弥补了传统检测方法在极端天气下的功能性缺陷。

（三）无人机与机器人辅助巡检技术的应用

当暴雨淹没站台或冰雪封锁检修通道时，无人机与机器人的应用已从单一影像采集演进为多功能协同作业体系。四旋翼无人机搭载激光雷达与多光谱传感器，可在台风过境后 30 分钟内完成 10 万平方米站房屋面的快速扫描，点云数据经算法处理后自动标记瓦片缺失、排水口堵塞等17 类缺陷，某次强对流天气后的应用实践显示，其检查效率是人工登顶的20 倍且实现零高空坠落风险。履带式爬行机器人配备柔性机械臂与微波探伤仪，能深入限界仅40cm 的电缆沟进行腐蚀检测，其磁吸附设计可在倾斜 60^∘ 的金属屋面稳定移动，解决了传统“蜘蛛人”在强风条件下的作业安全问题。未来方向在于开发专用于铁路场景的防电磁干扰型机器人，以应对牵引供电系统的强磁场环境，目前广州局集团已在试验采用超材料屏蔽技术的第三代巡检机器人原型机。

三、站房故障应急排查与快速响应技术机制

（一）建立“一图一表一流程”应急排查体系

极端天气下铁路站房故障的高效处置依赖于标准化、可视化的应急管理工具链，“一图一表一流程”体系通过空间定位、数据归集与操作标准化实现应急响应能力的质效提升。“一图”指融合BIM 与 GIS 技术的三维应急作战图，集成建筑结构、设备管线、逃生通道等信息，实时叠加气象数据与水淹热力图。“一表”为结构化故障处置清单，将常见问题分解为“现象诊断—影响评估—处置步骤”三个层级。“一流程”则是基于Petri 网建模的应急响应程序，明确从故障上报到销号的全环节时限，关键改进在于系统自动派单时同步推送处置人员的资质认证状态与当前位置信息，实现技能—任务—人员的匹配。

（二）关键节点设备应急处置技术细化

针对极端天气下易引发连锁故障的设备，要发展“分钟级”快速处置技术，其技术路线从被动修复转向预先植入应急接口的主动防御设计。变电所防洪改造中采用的“三明治”防水舱结构，在墙体预埋速封注浆管与水位传感联动装置。站台雨棚钢结构应急加固采用形状记忆合金拉索，在传感器监测到构件变形超限时通电激活，60 秒内产生200kN 的恢复力以延缓坍塌。对于给排水系统冰冻爆裂问题，预安装的电磁感应加热套件可在温度降至-10℃时自动启动，配合管道破裂传感器的声波定位技术，使维修人员能找到地下 3 米深度的破损点。智能幕墙系统则创新性地在玻璃接缝处嵌入微胶囊自修复剂，紫外线照射下可自动填充宽度 2mm 以内的裂缝。

（三）应急物资与抢险队伍的预配与演练机制

极端天气下的抢险效能取决于人员训练的实战化水平，现代应急管理强调“平急结合”的动态储备模式。基于灾害链分析的物资预置策略将车站半径5 公里划分为 200m×200m 网格，每个网格根据历史灾情数据配置差异化应急包，台风高发区侧重防水帆布，冰雪区域增配融雪剂与加热毯，通过RFID 电子标签实现智能柜的存量实时监控。抢险队伍实行“专业+属地”双轨制，设备厂商技术骨干组成“飞虎队”驻点区域中心，保证 2 小时内抵达任何站点处置特种设备故障；车站保洁、保安等后勤人员经标准化培训后编入“应急预备队”，负责初期险情控制。

结语：

在气候变化加剧的背景下，当前，智能巡检、数字孪生、自主应急等技术的融合应用，为铁路房建设备安全提供了新的解决方案，但技术落地的同时仍要关注标准体系滞后、跨专业协同不足等深层次问题。极端天气防御能力的提升，终将深刻影响铁路系统的韧性，成为交通强国建设的重要支撑。

参考文献：

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