張浩川，馬宏偉，殷鴻鑫

（1.中國鐵路哈爾濱局集團(tuán)有限公司哈爾濱動(dòng)車段，黑龍江 哈爾濱 150000；2.天津哈威克科技有限公司，天津 301700）

隨著我國高鐵事業(yè)的快速發(fā)展，完善的高鐵交通網(wǎng)正在逐漸優(yōu)化，動(dòng)車組檢修工作非常關(guān)鍵，只有明確動(dòng)車組的常見問題，分出不同故障出現(xiàn)的原因，才能正確應(yīng)對(duì)故障，對(duì)故障部件進(jìn)行維修，提高動(dòng)車組的安全性。人工智能機(jī)器人是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，當(dāng)前各種類型的智能機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工廠加工制造、倉庫配送、外科醫(yī)療等領(lǐng)域，取得了良好的應(yīng)用效果。近些年來，智能機(jī)器人的應(yīng)用方法已經(jīng)獲得長足進(jìn)步，需要有關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)智能機(jī)器人的研究，發(fā)揮智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修工作中的價(jià)值。

1 動(dòng)車組檢修的常見故障類型

動(dòng)車組檢修工作是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要檢修人員深入觀察，掌握動(dòng)車組存在的問題，包括視覺故障、嗅覺故障、聽覺故障、觸覺故障等。首先在視覺故障中，如果動(dòng)車組出現(xiàn)滲油漏水、零部件斷裂、螺栓松脫等問題，就要對(duì)這些部位進(jìn)行修理，防止動(dòng)車組出現(xiàn)運(yùn)行危險(xiǎn)。嗅覺類故障主要包括動(dòng)車組內(nèi)部出現(xiàn)動(dòng)物尸體導(dǎo)致腐臭、電線短路導(dǎo)致焦煳味道等。聽覺類故障包括部件摩擦聲音、風(fēng)管泄露聲音、異常撞擊聲音等。觸覺類故障包括動(dòng)車組局部出現(xiàn)異常高溫或者震動(dòng)。當(dāng)動(dòng)車組出現(xiàn)故障，必然會(huì)存在肉眼可見的故障類型，另外還有可能出現(xiàn)異常味道，或者發(fā)出異常響聲，這些都是檢修工作的評(píng)判依據(jù)。當(dāng)前我國動(dòng)車組已經(jīng)有了一套完善的維修體系，一級(jí)檢修屬于例行檢查，能夠?qū)?dòng)車組中易損耗的部位進(jìn)行檢查，及時(shí)調(diào)整部件的工作狀態(tài)，對(duì)動(dòng)車組故障進(jìn)行修理。二級(jí)檢修是范圍更大的檢修，檢修項(xiàng)目更加全面。

2 智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修中的功能

智能機(jī)器人能夠運(yùn)用6軸機(jī)械臂來代替人的手臂，完全模擬人手臂的操作，將機(jī)械臂延伸到人工檢測無法觸及的位置，對(duì)多個(gè)部位進(jìn)行抓拍、掃描，實(shí)現(xiàn)多個(gè)角度的檢測，形成三維圖像信息。除此之外，智能機(jī)器人還擁有智能行走的小車，可以對(duì)動(dòng)車的故障位置進(jìn)行跟蹤定位，然后通過智能視覺代替人眼，將動(dòng)車的三維圖像與歷史車的三維圖像開展精細(xì)化對(duì)比分析，應(yīng)用工業(yè)計(jì)算軟件代替人腦，對(duì)檢測信息進(jìn)行判斷，全面提高檢測的準(zhǔn)確性。智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修中擁有自主報(bào)警功能、查詢監(jiān)控信息功能、信息統(tǒng)計(jì)分析功能等，有利于節(jié)約檢修時(shí)間。

2.1 自主報(bào)警功能

智能機(jī)器人外形小巧，動(dòng)作靈活，可以由技術(shù)人員控制，完成動(dòng)車組檢修工作，對(duì)動(dòng)車組存在的故障進(jìn)行報(bào)警，可以對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行全面、徹底地檢查。在智能機(jī)器人的檢修過程中，機(jī)器人可以按照提前設(shè)定好的路線在動(dòng)車組車底進(jìn)行巡視檢查，通過圖像采集設(shè)備對(duì)車底部件的情況進(jìn)行檢查，對(duì)比新舊圖像，進(jìn)而選出故障圖像，并運(yùn)用報(bào)警裝置，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行檢測，上傳故障圖像。智能機(jī)器人能夠采集優(yōu)質(zhì)畫面，不斷提高畫面的識(shí)別度和精度，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，判斷故障原因，包括鐵絲斷裂、螺栓松脫等，全面提高維修效率。智能檢測機(jī)器人擁有靈活的機(jī)械手臂，手臂的前端裝有高精度的相機(jī)，工作人員可以對(duì)智能檢修機(jī)器人進(jìn)行全面動(dòng)態(tài)監(jiān)控，保證智能機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 查詢監(jiān)控信息功能

查詢監(jiān)控信息主要包括動(dòng)車組發(fā)生故障的具體位置、故障類型、檢測時(shí)間、故障部位的狀態(tài)、處理方式等，保證信息的全面性，為后期的檢修工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在動(dòng)車組的檢查和維修過程中，智能機(jī)器人需要完成巡檢工作，全面搜集動(dòng)車組零部件出現(xiàn)的問題，整理收集的圖像，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行監(jiān)控，工作人員可以通過智能機(jī)器人核查信息，對(duì)動(dòng)車組的檢修結(jié)果進(jìn)行反復(fù)核對(duì)，保留檢修數(shù)據(jù)，提高檢修的科學(xué)性。

2.3 信息統(tǒng)計(jì)和分析功能

智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修中擁有較強(qiáng)的優(yōu)勢，由于機(jī)器人的智能化程度較高，所以在動(dòng)車組檢修方面可以節(jié)省大量的人力資源和時(shí)間成本。智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修過程中能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，機(jī)器人可以收集警報(bào)信息，全面了解動(dòng)車組的運(yùn)行狀態(tài)，將所有的數(shù)據(jù)匯總成報(bào)表，優(yōu)化檢修結(jié)果的呈現(xiàn)方式，推動(dòng)后期檢修工作的開展，全面提高檢修效率。在巡檢過程中，智能機(jī)器人可以保留大量的檢修數(shù)據(jù)、圖像，對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，在最短的時(shí)間內(nèi)得出統(tǒng)計(jì)結(jié)果，節(jié)省檢修時(shí)間。

2.4 審核功能

智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修過程中還擁有審核功能，機(jī)器人可以對(duì)人工警報(bào)進(jìn)行審核。在機(jī)器的故障信息、警報(bào)信息上傳之后，機(jī)器人還可以再次審核動(dòng)車組的實(shí)際情況，對(duì)故障圖像反復(fù)核查。

3 智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修中的不足及應(yīng)對(duì)方法

3.1 智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修中的不足

（1）智能機(jī)器人缺乏聽覺、嗅覺和觸覺。相比較于人工檢查而言，智能機(jī)器人對(duì)動(dòng)車組的檢修還存在諸多不足，檢修工作還不能完全依賴機(jī)器人，智能機(jī)器人的檢修功能有待提高。由于智能機(jī)器人缺乏聽覺、嗅覺和觸覺，很多故障都是圖像采集所不能發(fā)現(xiàn)的，容易忽略某些嗅覺性故障、觸覺性故障。首先在聽覺方面，智能機(jī)器人不能對(duì)風(fēng)管泄露情況進(jìn)行檢查，因?yàn)榻^大部分的風(fēng)管路都在裙板內(nèi)部，難以通過拍照檢查其工作狀態(tài)，如果風(fēng)管路出現(xiàn)故障，機(jī)器人可能會(huì)誤判。除此之外，動(dòng)車組下方有很多風(fēng)機(jī)、電機(jī)、電力干線等，如果動(dòng)車組的內(nèi)部設(shè)備出現(xiàn)了過熱、燒損等情況，發(fā)生明顯的糊味，智能機(jī)器人也不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而人工檢查則可以根據(jù)嗅覺及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。動(dòng)車組還有可能出現(xiàn)機(jī)器設(shè)備滲油等情況，有些滲油部位難以憑借視覺觀察出來，只能依靠人手感受，還有一些異常震動(dòng)，也需要人工進(jìn)行檢查，這些都是智能機(jī)器人所不能達(dá)到的檢修效果。

（2）智能機(jī)器人無法清理細(xì)小垃圾。在動(dòng)車組的運(yùn)行過程中，很多線路環(huán)境比較復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)細(xì)小垃圾，例如紙巾、紗布、塑料袋等，這些垃圾容易纏繞在電機(jī)或者是聯(lián)軸器等部位，直接造成動(dòng)車組故障，嚴(yán)重影響動(dòng)車組的電機(jī)散熱，阻礙車軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這些問題可以通過人工檢查的方式進(jìn)行清理，智能機(jī)器人只能發(fā)現(xiàn)問題，不能做到及時(shí)清理，在檢修中還存在很多不足。人工檢修能夠充分發(fā)揮人體的感官功能，針對(duì)一些細(xì)小問題，檢修人員可以直接動(dòng)手解決，這些是智能機(jī)器人所不能達(dá)到的。

（3）智能機(jī)器人容易出現(xiàn)誤判。動(dòng)車組檢修是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，檢修范圍較大，檢修項(xiàng)目較多，由于動(dòng)車組內(nèi)部的線路環(huán)境比較復(fù)雜，動(dòng)車組車底容易出現(xiàn)雜物，增壓缸、主空氣壓縮機(jī)的油窗等部位很容易被灰塵覆蓋，人工檢查通常需要進(jìn)行手動(dòng)清理，在清除污物之后判斷機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)是否符合要求，機(jī)器磨損是否處于正常范圍內(nèi)。但是在智能機(jī)器人的檢修過程中，機(jī)器人不具備清理污物的功能，容易產(chǎn)生誤判，所得出的檢修結(jié)果通常需要人工復(fù)檢，這會(huì)影響檢修進(jìn)度，不利于檢修效率的提高。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

（1）縮小智能機(jī)器人的檢查范圍。在以往人工檢修的過程中，檢修技術(shù)人員通常需要依靠視覺、嗅覺、觸覺等對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)車組各個(gè)零部件所出現(xiàn)的擦傷、缺損、松動(dòng)等問題，判斷風(fēng)管路是否存在泄露，感知檢修部位是否存在滲油等問題，這些都與智能機(jī)器人的檢修存在較大區(qū)別。為了解決智能機(jī)器人在嗅覺、聽覺、觸覺等方面存在的不足，更好地發(fā)揮智能機(jī)器人的檢修效果，工作人員可以適當(dāng)減少智能機(jī)器人的檢修范圍，讓智能機(jī)器人對(duì)動(dòng)車組完成專項(xiàng)檢修，全面保證智能機(jī)器人的檢查質(zhì)量和檢查效率。在以往的動(dòng)車組巡檢工作中，不同部位的檢查重點(diǎn)不同，包括油位檢查、風(fēng)管泄露檢查、螺栓檢查等，如果智能機(jī)器人可以在這些專項(xiàng)檢查中得到應(yīng)用，就可以大大提高檢查成效，降低檢查難度。

（2）將機(jī)器人檢查與人工檢查相結(jié)合。雖然智能機(jī)器人現(xiàn)在已經(jīng)普遍應(yīng)用于動(dòng)車組的檢查中，并且在各類檢查項(xiàng)目上發(fā)揮了突出作用，但是智能機(jī)器人的功能還存在很多不足，動(dòng)車組檢修不能對(duì)智能機(jī)器人過度依賴，可以采用機(jī)器人檢查與人工檢查相結(jié)合的方法，充分發(fā)揮智能機(jī)器人檢查的效率優(yōu)勢、準(zhǔn)確度優(yōu)勢，同時(shí)發(fā)揮人工檢查的靈活性，全面提高動(dòng)車組檢修工作的成果。作為檢修工作人員，必須要系統(tǒng)化地學(xué)習(xí)檢修工作流程，扎實(shí)自身的專業(yè)知識(shí)，充分發(fā)揮自身的感官功能，嚴(yán)格按照動(dòng)車組的檢修流程、檢修標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，幫助維修人員及時(shí)處理，全面提高工作效率。

4 智能機(jī)器人的完善建議

4.1 增加智能機(jī)器人的功能

動(dòng)車組檢修工作的工作性質(zhì)比較特殊，各部位的檢修要求較高，需要嚴(yán)格把握檢修標(biāo)準(zhǔn)，采用專業(yè)化的檢修技術(shù)，全面提高動(dòng)車組的檢修質(zhì)量，增強(qiáng)動(dòng)車組的安全性。當(dāng)前用于動(dòng)車組檢修的機(jī)器人在結(jié)構(gòu)上主要模仿人體結(jié)構(gòu)，機(jī)器人擁有行走小車、機(jī)械臂、視覺智能化設(shè)備、數(shù)據(jù)計(jì)算軟件，能夠模仿人行走，代替人體的視覺功能，對(duì)各類檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在智能機(jī)器人開展檢測的過程中，機(jī)器人可以通過智能化的手段精準(zhǔn)定位故障區(qū)域，提高檢測的準(zhǔn)確性，廣泛搜集動(dòng)車組的圖像，對(duì)信息進(jìn)行三維對(duì)比，明確故障出現(xiàn)的原因。針對(duì)一些觸覺類故障、隱蔽性故障，智能機(jī)器人無法快速捕捉，在應(yīng)用上存在缺陷，容易對(duì)故障問題誤判。針對(duì)這種情況，有關(guān)單位需要進(jìn)一步增加智能機(jī)器人的功能，讓智能機(jī)器人通過多種方式識(shí)別動(dòng)車組的故障，可以增加味道察覺、煙霧察覺、異物清除功能，讓智能機(jī)器人代替人工檢修，提高工作質(zhì)量。

4.2 優(yōu)化智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)

智能檢修機(jī)器人主要應(yīng)用于動(dòng)車組檢查當(dāng)中，所以智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)也要與動(dòng)車組檢查工作相融合，充分體現(xiàn)動(dòng)車組檢查工作的要求，優(yōu)化智能機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，使其在不同的檢修范圍上發(fā)揮高科技的優(yōu)勢，全面提高檢修效率。在設(shè)計(jì)過程中，智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)人員需要深入到動(dòng)車組檢查一線，與檢修管理人員、技術(shù)人員等進(jìn)行深入交流，不但要了解檢修范圍、檢修項(xiàng)目，還要掌握動(dòng)車組檢修中的各項(xiàng)指標(biāo)，將這些內(nèi)容應(yīng)用于智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)當(dāng)中，提高智能機(jī)器人的功能優(yōu)勢。

5 智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修中的應(yīng)用前景

在以往傳統(tǒng)的人工檢修工作中，工作人員憑借著“一聽、二看、三經(jīng)驗(yàn)”的方法，對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行定期巡檢，需要耗費(fèi)大量的檢修時(shí)間，容易出現(xiàn)檢修不細(xì)致、數(shù)據(jù)保留不全面等問題。在智能機(jī)器人的幫助下，動(dòng)車組的檢修工作可以大大提升效率，智能機(jī)器人可以開展“把脈式”體檢，相當(dāng)于整個(gè)動(dòng)車組的醫(yī)生，它可以應(yīng)用核心智能裝備，通過機(jī)器視覺、圖像識(shí)別等功能，可以對(duì)CRH系列、中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組進(jìn)行全自動(dòng)檢測，檢測內(nèi)容更加全面，檢測結(jié)果更加科學(xué)。當(dāng)前智能巡檢機(jī)器人在數(shù)據(jù)收集和反饋方面已經(jīng)達(dá)到毫米級(jí)別，可謂是“火眼金睛”，很多肉眼觀察不出或者是精確度不夠的故障，智能機(jī)器人都能立刻捕捉，做到滴水不漏，檢查精度較高。智能檢測機(jī)器人還在不斷升級(jí)和更新，機(jī)器人的拍照技術(shù)、數(shù)據(jù)分析速度也在不斷發(fā)展，現(xiàn)在智能機(jī)器人在檢修工作中已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)拍照分析同步進(jìn)行，檢修中的阻礙也在不斷減少，檢修效率不斷提高。智能巡檢機(jī)器人、檢測機(jī)器人、消毒機(jī)器人、分揀機(jī)器人已經(jīng)在我國高鐵事業(yè)中發(fā)揮了重要作用，它們化身為新型“打工人”，用精致、靈活的外表，構(gòu)成了高鐵事業(yè)中新的風(fēng)景線。在未來的動(dòng)車組檢修中，智能機(jī)器人必然能夠發(fā)揮越來越重要的作用，逐漸成為動(dòng)車組檢修的必需品，全面提高動(dòng)車組檢修的效率，為我國高鐵事業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

在我國高鐵事業(yè)快速發(fā)展的背景下，動(dòng)車組檢修工作越來越重要，通過應(yīng)用智能化的檢修機(jī)器人，動(dòng)車組檢修時(shí)間能夠大幅度縮短，人工勞動(dòng)的強(qiáng)度也能夠得到有效減輕。智能機(jī)器人可以在動(dòng)車組檢修中采集圖像數(shù)據(jù)，快速捕捉動(dòng)車組存在的故障，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提高檢修的精準(zhǔn)度和檢修效率，保障動(dòng)車安全運(yùn)行。當(dāng)前智能機(jī)器人在動(dòng)車組檢修中還存在很多不足，由于機(jī)器人本身沒有嗅覺和觸覺，所以很多故障都不能檢測出來。針對(duì)這些問題，有關(guān)部門可以縮小智能機(jī)器人的檢修范圍，讓智能機(jī)器人完成專項(xiàng)的檢修工作，并且將機(jī)器人檢修與人工檢修有機(jī)融合，進(jìn)一步提高檢修成果，保障動(dòng)車組的運(yùn)行安全。