巧借5G设施，将北斗导航延伸至地下******
在雄安新区容东片区的地下停车场，看不到纷繁复杂的线路，大量装备都被“隐藏”在专门的机房里。机房的墙壁上放置着3个小盒子，既有合路器，又有北斗卫星导航室内分布单元，还有运营商的5G基站。在这里，一条线路连接楼顶上方，以获取北斗等卫星的定位信号；一条室分线路连接多个“小蘑菇头”，以实现地下停车场信号无缝覆盖。
在复杂如“迷宫”的地下停车场，找不到自己的车或者开着车找不到出口，是人们经常遇到的尴尬又让人头疼的事情。
如今，在“地上一座城、地下一座城、‘云’上一座城”的河北雄安新区（以下简称雄安新区），精准室内导航技术正在改变这一现状。雄安新区利用“5G+北斗”技术，低成本快速实现了区域地下空间准确定位与导航。即便是身处地下停车场，“智慧”定位导航系统也能够随时告知用户的具体位置，以及下一步该往哪走，让地下通行更加便捷、高效。
瞄准地下精准定位导航难题
人们的切身体会是，在室内尤其是地下开阔空间，定位导航服务远不如地上来得精准且持续。在接受科技日报记者采访时，北京邮电大学信息与通信工程学院副教授路兆铭直言：“当前的室内定位技术解决了定位服务‘有与无’的问题，但尚未解决‘服务质量有保障’的问题。”
当前，雄安新区“地下一座城”已经初具规模。除去高标准建设的、埋藏在地下的城市“大动脉”——城市综合管廊外，城市中地下停车场的面积也非常大。
例如，在雄安新区首个集中建成区——容东片区，众多小区、楼宇的地下停车场全部联通。在大规模的地下空间中，会有大量的人、车、物流动，初入其中很容易迷路，如何实现精准定位导航成为雄安新区“地下一座城”建设过程中面临的问题。
2022年，国家重点研发计划设立“交通基础设施”专项，在5G通信与信号定位领域有长期积累的北京邮电大学信息与通信工程学院，成为“雄安新区交通设施数字化建设示范应用”项目的牵头单位，展开“5G+北斗地下空间组合式定位导航”的课题研究。
作为上述课题负责人，路兆铭告诉记者，为了解决无法实现地下精准定位的难题，“5G+北斗地下空间组合式定位导航”课题组在立项时便设定了三个层级的目标：高精度车辆定位与导航、亚米级人员定位与导航、地上地下一体化无缝定位。
“项目结项时，我们要在雄安新区超大规模地下停车场内实现这三个目标的示范应用，这对我们来说是一个不小的挑战。”路兆铭表示。
北斗卫星信号赋能地下精准导航
“手机在室内有信号，不是靠室外的铁塔基站来实现，而是靠室内分布系统。”路兆铭告诉记者，这个系统并不神秘，就是人们经常在楼道或者家门口看见的那种“小蘑菇头”（信号增强器）。
在雄安新区容东片区的地下停车场，记者举目四望，看不到纷繁复杂的线路，大量装备都被“隐藏”在专门的机房里。机房的墙壁上放置着3个小盒子，既有合路器，又有北斗卫星导航室内分布单元，还有运营商的5G基站。在这里，一条线路连接楼顶上方，以获取北斗等卫星的定位信号；一条室分线路连接多个“小蘑菇头”，以实现地下停车场信号无缝覆盖。
现代楼宇建筑多由钢筋混凝土建成，室外信号被墙体“屏蔽”，需要室内分布系统进行信号的全覆盖。特别是2018年，工业和信息化部要求5G室内信号实现共建共享，运营商将各路信号“混”入统一由中国铁塔股份有限公司提供的关键设备——合路器中。这样，运营商的标准5G室内信号便被合路器分散给各个“小蘑菇头”，以实现信号扩增。
路兆铭科研团队成员“就地取材”，利用现有的4G/5G的室内分布系统，在5G基础设施上混搭北斗卫星导航信号，无需重建基础设施，只用一个简单的“加法”，就让北斗信号“混”入5G信号，构建出了一个精准的地下定位导航系统。
看似简单的操作，背后依靠的是融合定位算法的创新。“我们团队创新性地提出由信号SLAM（即时定位与建图）架构的‘5G+北斗组合式定位算法’，实现时空信息融合，使室内分布系统支持地下1米精度的定位与导航。”路兆铭表示。
从理论上来说，要给物体做空间定位，至少需要3个角度的观测值，而且观测值越多、定位越精准。“好比说，如果一辆车旁边站着10个人，每个人眼中车的位置都是1个观测值，那么当把10个观测值全部融合起来，车辆定位就会更精确。”路兆铭表示，“5G+北斗组合式定位算法”正是将北斗卫星导航信号、5G信号、加速度计等多源位置观测信息融合在一起，精确解算出车辆的当前位置。
除了创新定位算法，路兆铭科研团队还在算法的实际场景应用与优化方面做了大量工作。当技术成型后，2021年初，路兆铭科研团队先在北京邮电大学校园搭建环境进行了算法和技术验证，当年6月到雄安新区容东片区杏秋苑地下停车场搭建了试点，开展了为期一年的驻场技术研发和创新。在这期间，路兆铭科研团队解决了三四十种问题，例如异形路段、从地上到地下的定位与导航衔接等，使地下定位导航系统越来越适用于具体场景。
把导航服务送到更多地下停车场
随着大规模推广示范，目前地下定位导航系统已覆盖容东片区超过20万平方米的地下停车场。
利用“5G+北斗”定位导航技术，在雄安新区可实现停车场人员和车辆准确位置导航。路兆铭告诉记者，这套技术还可以被集成到百度地图、高德地图、雄安行等应用程序中，用户通过手机就能够实现精准定位导航。
路兆铭科研团队在容东片区地下停车场的测试结果显示，他们研发的地下定位导航系统，其室内导航定位精度在2米左右，可以实现找车位等功能。经测算，与此前技术方案相比，这套拥有完全自主知识产权的技术方案可以将整个建设成本节省50%以上。
“现如今，不光是容东片区，容西片区、启东区的地下空间也将推广使用这套地下定位导航系统。”路兆铭表示，作为在雄安新区示范应用的创新技术，这套地下定位导航方案未来还有望被推广至医院、商业综合体、地下矿区、航站楼等地上地下一体化的复杂场景中。
“雄安新区为技术创新提供了现实需求，更为创新技术应用提供了极好的验证平台。”路兆铭表示，借助雄安新区先进的设计理念和丰富齐全的场景需求，潜藏在论文里的新技术与方法得到了转化应用。
“未来，地下精准定位导航技术还将在河南、福建、广东等地不断推进建设。”路兆铭希望，能把精准定位与导航服务送到更多地下停车场中。（科技日报记者 何 亮）
武铁8列智能复兴号高铁跑春运 商务座一人一舱******
车轮做B超
□楚天都市报极目新闻记者 潘锡珩 摄影：楚天都市报极目新闻记者 李辉 通讯员 胡杰
2023年的春运大幕7日开启。春运前夜，华中最大的动车组检修基地——武汉动车段内，200余组动车组列车整装待发。极目新闻记者了解到，去年，中国铁路武汉局集团公司首次配属了8组智能复兴号高铁，今年是它们首次加入春运运输，将为旅客带来更加优质的乘车体验。
智能复兴号全车多处优化升级
2022年6月，随着京广高铁京武段常态化按时速350公里高标运营，中国铁路武汉局集团公司首次开行复兴号智能动车组，截至目前，武铁共有8组智能复兴号高铁，今年是首次加入春运运输任务。
6日下午，极目新闻记者在武汉动车段登车，现场感受新升级复兴号高铁的魅力。
与一旁的普通复兴号相比，CR400AF-Z型智能复兴号在车身涂装方面明显不同。普通复兴号银白色的车身上，装饰线条为大红色的直线，“复兴号”三个大字的颜色为黑色。而智能复兴号车身，除了大红色直线条，还有一条红橙黄三色的飘带贯穿全车，整体给人飘逸灵动的感觉，“复兴号”三个金色大字更加醒目。
进入车厢，不论是商务座、一等座还是二等座，智能复兴号在诸多细节方面都进行了优化升级。商务座采用全新的“鱼骨式”布局，实现了区域分隔，一人一舱，提升了私密性。同时还有无线充电、无线投屏等新功能。一等座席增加电动调节腿托以及USB接口数量，在座椅后背设置了抽拉式小桌板，使用更方便，稳定性更强。二等座席在座椅后方增加了USB充电接口，小桌板上的杯托凹槽也加深了，水杯在时速350公里的列车上也能纹丝不动。
记者注意到，车厢里许多部位都增加了盲文标识，无障碍车厢还配备了更宽的通过门，无障碍卫生间、专门的轮椅放置区都可以最大限度满足残疾人等特殊人群的出行需求。
如何买到复兴号智能动车组车票？据介绍，在铁路12306APP上购票时，普通复兴号列车在车次左上角有“复兴号”标签，智能复兴号则有“复兴号”和“智能动车”两个标签，非常醒目便于查找。
列车回库后全方位保养检修
6日是2023年春运大幕开启的前一天，武汉动车段多个岗位的工作人员都在对这趟智能复兴号列车进行全方位的检修、维护和保养，确保它以最完美的状态参加春运运输。
“智能复兴号高铁列车设备更先进、功能更强大，所以我们在日常维护的时候也更加细致。”武汉动车段武汉动车运用车间地勤机械师张洋6日告诉记者，他们7人分为三个小组，按照不同侧重对车厢客室进行维护保养。
下午3时许，因为同时还在进行另外的检修项目，列车暂时不能送电，因此车厢内一片漆黑。张洋和同事们人手一个手电筒，从车头到车尾，一边走一边看。“没电的时候我们就主要看机械部分，比如座椅转动是否流畅，靠背、小桌板是否完好等等，一会儿列车送电后我们再看电子部分，比如充电插座是否有电、电动座椅调节功能是否正常等等。所有旅客接触到的部分，我们都要确保功能完好。”
张洋介绍，每列动车组列车按照不同的等级，维护保养检修的项目也不尽相同。日常整备修全套下来，需要2个多小时，一般都是见缝插针在每天夜里进行，必须保证列车次日正常出库上线运行。更高级别的修程则需要列车停放在库内，一套标准作业流程下来，大约需要一天时间。
车轮做“B超”探伤确保安全
除了列车车厢内设施设备的检修，另一个更重要的任务也在同时进行——车轮探伤。走出车厢来到车下，记者看到机械师毛柯和同事正在忙碌。
毛柯轻点鼠标操作仪器后，列车底部一支黄色的机械臂开始向车轮喷水，同时车轮被微微抬起，两个探头紧贴车轮踏面，然后车轮开始缓缓转动。一旁仪器的屏幕上，一组组数据陆续呈现。
“我们这是在为高铁列车的轮辋、轮辐进行探伤，确保列车行驶安全。”毛柯介绍，私家车的轮胎状况非常影响行车安全，高铁也是一样，轮对系统如果出现剥离、压根等缺陷，哪怕这些问题小到用肉眼无法发现，也将对高速行驶的列车造成重大安全隐患。因此，列车达到一定的行驶里程后，必须按相关规范对列车轮对系统进行专业探伤。如果发现有问题，就必须第一时间处理。
探伤时为何要向车轮喷水呢？毛柯介绍，这台探伤仪器的工作原理和医院的B超极为相似。“B超是利用超声波反射成像的技术，当B超探头和皮肤之间存在空隙，超声波的反射就会被空气阻碍，导致内脏真实情况无法探知。而在涂抹润滑器起到耦合作用后，探头和皮肤间的空隙会被填充，空气会消失，超声波就不会被空气影响。我们在探伤时使用水的道理也是一样的，根据部位的不同，有时候也会使用油脂。”
据了解，在使用探伤仪器前、仪器后，还需要进行两次人工校准，以确认探伤数据的准确无误。记者看到，毛柯将探伤仪器安放在轨道一头的一只黄色车轮上。“这是样板轮，人工预设了多处缺陷，只有探伤仪全部准确无误发现，才能证明刚才对车轮的探伤结果真实有效，否则这组数据就不具备参考价值，需要重新探伤。”
“动车医院”内近千人通宵奋战
华中地区最大的动车组检修基地——武汉动车段，承担着京广高铁、汉宜铁路、武孝城际、郑渝高铁等线路的动车组检修任务，它被称为“动车医院”。2023年春运，武汉动车段配属的233组动车组将全部投入运用。
据介绍，每晚，武汉动车段都有近千名干部职工奋战在一线，全力为春运提供优质动车组。春运期间，每一个检修作业小组每晚都要对数千颗螺栓、上百个关键部件进行外观检查，对全车整个系统进行功能性实验、全部旅客服务设施状态确认。每确认一个部位都要打上一个粉笔标记，一晚上要打上千个标记，每人每夜走3万多步，弯腰低头上万次。
为保证检修效率和质量，“动车医生”查看的每一个螺栓和部件都有着明确要求，经过长时间练习，他们每一个跨步、后侧步、蹲下、抬头等动作都非常规律和迅速，节奏非常紧凑，犹如在翩翩起舞。
春运期间正值一年中最冷的时候，如果夜间温度低于0℃，就会有专人对动车组进行保温作业。“动车组管线路较多，车体温度过低易导致动车组水路系统结冰使供水管路冻裂。我们要启动列车保温装置，确保次日上线始终处于最佳状态。”
