趙立新

（上海電氣集團自動化工程有限公司，上海200023）

0 引言

近幾年來，我國的城市軌道交通事業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，國家在現(xiàn)代化軌道交通建設(shè)方面加大了扶持力度，當(dāng)前地鐵車輛中已經(jīng)配置了智能運維系統(tǒng)，能夠幫助車輛管理人員進行日常的維護與檢修。在智能運維系統(tǒng)基礎(chǔ)上，當(dāng)前已經(jīng)研發(fā)出了軌道車輛智能檢修系統(tǒng)，并結(jié)合了機器人技術(shù)、機械視覺技術(shù)與列車仿真模擬技術(shù)等，可以對車輛的內(nèi)部外部進行全方位的自動檢測，以提升地鐵車輛運行與維護的效率。

1 智能運維系統(tǒng)功能需求

智能運維系統(tǒng)要提升地鐵計劃編制的效果，保證編制計劃能夠有效展開，當(dāng)遇到突發(fā)狀況無法進行車輛檢修時，能夠在最短的時間內(nèi)得到反饋并更換相應(yīng)零件，解決車輛出現(xiàn)的問題。全方位地監(jiān)控檢修物料。在檢修過程中，設(shè)置車輛標(biāo)識牌與檢修物料標(biāo)識牌，保證在車輛檢修時使用的材料與原材料相同，盡可能地延長車輛元件的使用周期。在車輛檢修中運用智能管控系統(tǒng)，能夠自動地記錄檢修過程中出現(xiàn)的各項數(shù)據(jù)以及檢修中形成的具體方案。在車輛檢修時能夠全程地控制車輛檢修質(zhì)量，保證檢修質(zhì)量達標(biāo)。在車輛智能管控系統(tǒng)中構(gòu)建故障儲備庫，記錄車輛的制造商以及車輛的運行時間。智能運維系統(tǒng)中也包含了計算機圖形模擬系統(tǒng)，基于多媒體技術(shù)保證車輛檢修時的零部件與原部件質(zhì)量相一致，禁止在開關(guān)未隔離的狀態(tài)下檢修，禁止閉合隔離開關(guān)。除此之外，智能運維系統(tǒng)不可以在車輛帶電時進行檢修[1]。

2 智能運維系統(tǒng)組成

車輛智能運維系統(tǒng)是在車輛智能運維平臺上，集成了車輛在線檢測、機器人檢測、智能專家分析等系統(tǒng)，通過4G/5G 通信技術(shù)，將地鐵車輛與設(shè)備檢測設(shè)備進行串聯(lián)，實時地監(jiān)控車輛各個關(guān)鍵部件的運行狀態(tài)，以保證車輛時刻處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)下運行，實現(xiàn)智慧化的車輛運行風(fēng)險診斷[2]。

2.1 車輛智能在線檢測

在車輛的關(guān)鍵部件上放置大量的傳感器，實時地監(jiān)測車輛的牽引制動系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、受電弓系統(tǒng)等，通過5G 通信技術(shù)能夠?qū)⑹占降臄?shù)據(jù)及時地上傳到智能運維平臺中。智能運維系統(tǒng)會對收集到的數(shù)據(jù)進行評估與診斷，當(dāng)檢測出故障或異常數(shù)據(jù)時，能夠進行定位報警并制定針對性的處理方案，在第一時間與駕駛員和管理人員建立聯(lián)系，并提供維護與救援支持[3]。

2.2 機器人檢修技術(shù)

當(dāng)前地鐵車輛檢修人員通常是通過目測或耳聽的方式來進行車輛檢修任務(wù)，由于檢修人員技術(shù)經(jīng)驗上的差異，在車輛檢修中有可能出現(xiàn)誤判，進而影響車輛的整體檢修效果。車輛檢修人員的自身狀態(tài)也可能對檢修效果造成影響，例如精神不振或疲勞等，這不僅對檢修人員的人身安全造成威脅，同時也造成車輛檢修的不全面，進而造成隱患。為了有效地解決這一問題，當(dāng)前在車輛檢修中已經(jīng)大量地應(yīng)用機器人來替代傳統(tǒng)的人工，機器人能夠代替人工完成一些經(jīng)驗性、復(fù)雜性、重復(fù)性的檢修任務(wù)[4]。

2.3 走行部預(yù)警系統(tǒng)

在走行部檢測系統(tǒng)中，通常集成了高清圖像測量、智能識別、高精度位移測量與車輛自動識別技術(shù)等檢測車輛的轉(zhuǎn)向架等部件。走行部動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)能夠自動識別列車號，監(jiān)測車輛運行速度，并在線診斷路面擦傷溝槽等故障，及時地聯(lián)系駕駛員與管理人員，對車輛進行維修。

2.4 車輛智能機器人巡檢

在地鐵車輛的日檢、周檢中，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了車輛智能機器人進行巡檢。巡檢機器人中集成了導(dǎo)航定位、雙目成像、全向輪驅(qū)動與深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，同時多個機器人能夠?qū)崿F(xiàn)同步作業(yè)，借助機械手臂與安裝在機械手臂上的光學(xué)相機，能夠收集車輛各個關(guān)鍵部件上的數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相比，智能機器人檢修車輛更加便捷，通過收集車底數(shù)據(jù)能夠自動地分析車輛底部是否存在故障，自動生成隱患點報表并交付給管理人員。與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相對比，應(yīng)用智能巡檢機器人能夠提升40%以上的檢修范圍，極大地提升了檢修效率，并實現(xiàn)檢修的規(guī)范化與高效化。同時，巡檢機器人所收集的各項數(shù)據(jù)都能夠?qū)崿F(xiàn)追溯、對比與趨勢分析[5]。

2.5 總控制平臺

在地鐵車輛檢修中，針對受電弓的磨損情況，采取傳統(tǒng)的人工檢修方式，檢修與記錄的效率都較低，并且分析數(shù)據(jù)時較為復(fù)雜?；谥悄苓\維系統(tǒng)下，針對不同的部件進行檢測，通過大數(shù)據(jù)分析，能夠傳輸受電弓磨損數(shù)據(jù)，實時地控制檢修過程。當(dāng)磨損到限時，及時發(fā)出預(yù)警提示。同時，也能分析故障產(chǎn)生的深層次原因，提升車輛運營維護管理的安全性與穩(wěn)定性。

2.6 微機防誤閉鎖系統(tǒng)

微機防誤閉鎖系統(tǒng)是由通信配置器、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、操作專家系統(tǒng)與智能語音系統(tǒng)所構(gòu)成的。在智能運維系統(tǒng)中，通過通信配置器實時地傳輸檢修操作中所形成的數(shù)據(jù)；通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫校對車輛設(shè)備的維護內(nèi)容，同時也能夠繪制與修改圖形；在車輛運維系統(tǒng)中的操作專家系統(tǒng)能夠準確地顯示檢修數(shù)據(jù)并打印，將其儲存到數(shù)據(jù)庫中或進行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)儲存容量達到上限時，可以刪除沒有價值的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分級權(quán)限管理；智能語音系統(tǒng)能夠為檢修人員提供檢修流程的語音播報，同時當(dāng)檢修人員出現(xiàn)錯誤操作時，能夠給出專業(yè)的錯誤提示。

3 車輛智能檢修

我國的軌道交通正在朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，部分地鐵公司為了提升車輛信息化管理的效率，紛紛構(gòu)建了車輛智能專家支持平臺，其中集成了車輛無線數(shù)據(jù)傳輸、移動點巡檢系統(tǒng)、在線鷹眼檢修可視化系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)等，為車輛的正常運營提供安全保障。通過不斷地積累車輛運行所形成的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人與車輛的溝通，車輛智能運維系統(tǒng)就是在這一背景下構(gòu)建而成的。智能運營系統(tǒng)通常是由控制中心與圖像收集兩部分構(gòu)成的，控制中心整理收集到的圖像，并對整個工作流程進行調(diào)度。當(dāng)車輛入庫進行檢修時，首先由圖像數(shù)據(jù)機器人進行自檢，機器人會對車輛的底部進行圖像探測，收集車底的圖片。機器人在車尾位置伸出機械手臂并逆向行駛，在轉(zhuǎn)向架處發(fā)出激光定位，機械臂會進入轉(zhuǎn)向架與車輛底部的狹窄空間內(nèi)，收集車輛關(guān)鍵部位的圖片信息；在機械手臂收集圖片的過程中，機器人會開啟面陣相機對底部進行高清攝影。與傳統(tǒng)的人工檢測相對比，智能運營系統(tǒng)能夠檢測到的車輛范圍增加了40%以上，同時能夠避免漏檢，極大地提升了車輛檢修的效率。

當(dāng)前一些專業(yè)機器人研發(fā)單位，已經(jīng)研制出專用于列車檢修的機器人，在使用機器人進行檢修時，能夠?qū)⑹占降男畔崟r地反饋到控制中心，當(dāng)完成信息收集之后會自動地返回至初始位置并關(guān)機。車輛檢修機器人中集成了機械臂、機械視覺、全自動智能分析與圖像識別等技術(shù)，能夠?qū)α熊囘M行仿真模擬檢測，以人工檢測的方式，對列車的底部、轉(zhuǎn)向架與人工難以檢測到的部位進行全方位檢測，有效地解決了傳統(tǒng)人工檢測中存在的漏檢問題。智能運維系統(tǒng)能夠準確地尋找檢測目標(biāo)，定位準確度能夠達到0.05mm。在軌道車輛檢修中，應(yīng)用智能巡檢機器人能夠極大地縮短車輛檢修時間，降低維護人員的工作強度，同時也能夠提高車輛檢修效率。由此可見，智能運維系統(tǒng)與機器人技術(shù)在車輛檢修業(yè)務(wù)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

4 智能運維系統(tǒng)在車輛檢修中應(yīng)用的拓展性

智能運維系統(tǒng)中能夠集成不同的設(shè)備，從而對設(shè)備進行全方位的監(jiān)控與檢修。在地鐵車輛運營中存在著大量安全隱患，因此保證地鐵車輛運行的穩(wěn)定性、安全性是非常重要的。對車輛進行及時檢修是實現(xiàn)地鐵車輛運行安全的重要措施。在車輛檢修中，應(yīng)用智能化檢修工具會極大地提升車輛檢修的效率。例如在車輪校對、軸溫檢測與受電弓磨損檢測中，都可以將其接入到智能運營系統(tǒng)中，實現(xiàn)各項關(guān)鍵部件的精準檢測。智能運營系統(tǒng)也會自動地記錄檢測過程與各項數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常或故障數(shù)據(jù)時，會自動預(yù)警，并提醒維護人員，維護人員可以根據(jù)報警級別與故障成因定位對車輛進行進一步的檢修。

5 結(jié)語

在車輛檢修中應(yīng)用智能運維系統(tǒng)，不僅便于展開檢查工作，對于管理人員更是有著非常重要的意義。應(yīng)用智能運維系統(tǒng)，管理人員能夠隨時地掌控每一輛車的運行狀態(tài)，在處理故障時也不需等車輛入庫之后才展開處理，管理人員能夠通過大數(shù)據(jù)對車輛運行狀態(tài)進行分析，從而形成車輛維護策略，降低車輛維護成本。與此同時，智能運維系統(tǒng)會伴隨著車輛維護的需求而不斷地升級優(yōu)化，不斷地擴展車輛檢測的范圍，提升車輛檢測的效率與質(zhì)量。