王錦謨，鄧 成，孫 濤

（安徽糧食工程職業(yè)學院，安徽 合肥 230011）

城市中人員的流動與集散都需要軌道交通的運送，同時城市里這些客流集散點又稱為城市空間中的集中布局重點，是城市商業(yè)的錨固點，依照現代城市建設思路進行延伸，軌道交通的出現實現了城市立體化建設的目標?，F階段我國城市公共交通形式多樣、發(fā)展迅速，軌道交通在這一眾交通方式中具有無可比擬的優(yōu)勢，如節(jié)約能源、節(jié)約土地、運送量大、受天氣影響較小、污染較小、安全快捷等等。軌道交通在這些優(yōu)勢的支撐之下，成為當之無愧的綠色環(huán)保交通方式，成為大中城市交通方式的首選。因此軌道交通具有毋庸置疑的先進性特點，但是由于我國城市化建設中一些軌道交通建設時間較早，大多采取人工操作控制的方式，自動化性能較低，降低了機電設備的運行效率，為日常維護工作增加了許多困難。隨著我國城市化進程的不斷推進，軌道交通機電設備的自動化改造及維護水平需要得到提升，以提高其安全性與穩(wěn)定性，促進我國軌道交通的整體高質量、安全性運行。

1 軌道交通機電設備維護管理存在的不足

1.1 維護成效低

軌道交通的運行特點可以歸納為以下幾個，首先，軌道交通具有較強的運輸能力，承載量較大；其次，軌道交通具有較高的準時性，能夠保證乘客按時抵達站點；再次，軌道交通的速度較快，因為是軌道通行，避免了路面行車中的許多問題，保障了軌道交通的高速通行；最后，軌道交通具有較高的安全性，作為城市中交通運輸的主要方式，其安全性必須得到保證。正是這些強大的特點，使得軌道交通匯總的機電設備負荷較大，長時間運行難以避免會出現設備損耗與老化現象，為保證軌道交通的安全性，就必須及時發(fā)現這些問題并迅速解決。軌道交通的機電設備出現的問題一般包含兩種，一種是機械故障，其主要是機電設備的零部件長期高負荷運轉，造成磨損變形、開裂等問題，為軌道交通的運行帶來安全隱患；另一種則是電氣故障，這種故障種類較多，其中包含輸電線路故障、控制系統(tǒng)故障、電力設備故障等等，因此在進行電氣故障的維修過程中，就需要從整體的機電設備體系進行檢查，避免在維修中出現設備運行沖突的問題［1］。但在實際的機電設備檢修過程中，維修人員將大部分精力放在單個設備維修上面，將側重點放在單個設備故障排查之中，忽略了故障的起因，可能是由于其他設備運行不當造成的結果，簡單地利用排除法進行逐個排查原因，增加了維修時間，影響了維修質量，增加了維修成本。

1.2 維護管理不規(guī)范

軌道交通機電設備的自動化改造及維護管理工作中，首先，從人員工作觀察可知，個別維護管理人員缺乏安全意識，在監(jiān)督管理中不能嚴格執(zhí)行相關規(guī)定和按期進行安全檢查，造成一些線路中的機電設備維護不到位。其次，由于現代科技發(fā)展迅速，而一些軌道交通機電設備的技術更新不及時，維護管理制度陳舊，與高速發(fā)展的軌道交通不匹配，造成維護管理工作的落實不到位。再次，機電設備故障的發(fā)生具有不確定性和難以預測性，在日常工作中應當提前做好安全預防措施和設備的準備，定期組織人員進行演練，一旦出現突發(fā)狀況，可以及時將故障控制在最小范圍內，減少對設備故障的深度影響。在進行軌道交通機電設備的維護管理工作中，應當注重對人才的培養(yǎng)和儲備，通過日常培訓開展技能競賽等多種形式，不斷增強維護管理人員的思想認識，提高安全警覺性，在日常工作中能夠兢兢業(yè)業(yè)、全身心投入其中，從小處入手做好機電設備維護管理工作，從根本上確立維護管理工作的基礎地位，只有這樣才能保證軌道交通運行通暢。

1.3 管理人員技術水平不高

作為軌道交通機電設備維護管理人員，不能僅僅熟悉管理知識，懂得如何安排小組工作，如何制定工作任務，帶領員工順利完成工作目標。更應當具備熟練的機電設備維修專業(yè)技術，甚至較日常維護人員的技術水平更高，這樣才能在維修工作中帶領員工進行高效率、高質量的工作，在員工中樹立威信，成為整個團隊的帶頭人。作為機電維護管理人員，首先應當具有過硬的專業(yè)技術，依照規(guī)范和工作計劃實施日常的維護和管理工作［2］。然而根據對軌道交通機電設備維護管理人員的觀察發(fā)現，一些管理人員對管理知識一知半解，對機電維修專業(yè)技能掌握不精準，在遇到機電設備故障時不能為維修人員提供專業(yè)的指導，更沒有能力發(fā)現維修工作中存在的不足，成為外行指揮內行的典范，為軌道交通機電設備維護工作帶來了阻礙。

2 機電設備自動化改造方法

在進行軌道交通機電設備的自動化改造工作中，將主要以軌道交通中的信號電源屏自動化作為范例進行分析，從軌道信號智能化電壓環(huán)屏的現狀作為切入點，從多個方面分析其技術發(fā)展的未來趨勢。對于信號電源屏在現階段我國軌道交通中的應用觀察，其主要作用在以下幾個方面:一是，在軌道交通中發(fā)揮現場監(jiān)測功能，監(jiān)測交通電源設備以達到發(fā)現異常情況，實現自動報警功能。互聯網的推廣與普及，使得信號電源屏的遠程監(jiān)控發(fā)展迅速，能夠利用網絡傳輸功能實現圖像等信息的遠程及內部網絡傳遞，并融合計算機信息技術，對監(jiān)測到的信息進行記錄、存儲和管理；二是，在軌道信號智能化電源屏中，其配電系統(tǒng)組成單元主要有負責電源輸入和輸出的單元、根據收集數據進行智能監(jiān)測的單元、各種模塊單元等。

2.1 改造方法

2.1.1 改造顯示屏

在現代軌道交通中，需要針對信號顯示屏進行適當程度的調整，既是為保證信號源顯示屏能夠更加符合實際工作需要，同時也是為了提高機電設備改造的整體工作效率。在這個過程中，需要將不同的電腦進行重組，從而通過組網的模式進行信號的傳遞與輸送，如此不僅能夠有效提高數字傳送的實際性效果，同時還能夠進一步優(yōu)化數據傳送的時效性。對于機電設備系統(tǒng)的指令實現，需要借助電子化的工藝設備開展，如工業(yè)自動化系統(tǒng) SIMATIC 屬于當前較為常用的一種技術設備。對于電源屏之間的數據模擬，則需要先進行數據的收集，隨后才是進行數據的讀取，具體也是根據實際工作的需要進行轉換。根據實際工作中機電設備的運行要求，對所搜集的數據利用分區(qū)的方式進行存儲，同時也引進了觸摸屏的方式進行信息的顯示。在軌道系統(tǒng)中，機電設備自動化中的顯示屏改造中，機電設備的電源系統(tǒng)都配備監(jiān)控中心，進行實時監(jiān)控，并且進行數據的管理與存儲，實現機電設備運行狀態(tài)的監(jiān)管，并能夠對故障進行準確及時的分析［3］。并具備預警功能，因此實現了軌道交通中機電設備自動化的控制工作。在我國的軌道交通機電設備電源系統(tǒng)中，使用的是層級式管理，這樣的層級式管理采取樹狀模型的形式，每一個分支中都包含許多更小的分支，這些分支間均為獨立運行互不關聯的形式。所以在軌道交通機電設備改造中，可以依據現實需求對這些分支進行動態(tài)調整，而不會對其他分支造成不良影響。在軌道交通運輸中其安全性與高效性十分重要，因此為了保證這兩個特性確保軌道交通高質量的運行效果，機電設備采用了熱機備份的運行管理形式，在設備中儲備了備用電源，以此保障機電設備用電的安全。在軌道交通中，智能電源屏具有著許多優(yōu)點，如果軌道交通的電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)性故障，可以利用智能電源屏進行快速診斷，針對出現的故障及時報警，診斷故障進行維修并做好記錄等工作。綜合以上內容可知，在現代軌道交通運輸機電設備的顯示屏改造中，對信號電源屏的改進有著非常重要的意義，能夠實現對機電設備的智能化實時控制，降低故障發(fā)生頻率，提高維修效率，減少排查故障時間，降低維修人力的投入，減輕工作人員壓力。

2.1.2 改造電源系統(tǒng)

在現代化軌道交通系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)貫穿著每條線路機電設備和監(jiān)控中心，因此，監(jiān)控點設置在電源系統(tǒng)之中，就能夠采集到機電設備運行中的各類數據，利用計算機進行數據的存儲、判斷和有效管理，達到對機電設備運行狀況嚴密監(jiān)測的目標。針對監(jiān)控點搜集到的數據進行整理和判斷，能夠準確對設備運行故障做出診斷，及時發(fā)出故障警示，由此實現軌道交通系統(tǒng)中機電設備的自動化升級改造目的，將大量的工作人員解脫出來。除此之外，現代化軌道交通系統(tǒng)中電源系統(tǒng)的改造，還可以實行層級管理模式，以此保證機電設備電源的持續(xù)穩(wěn)定供應。因為層級管理模式中，每個層級都囊括了多個獨立且互不相干的電源系統(tǒng)，當其中一個電源系統(tǒng)出現問題，不會對其他電源的工作產生影響，由此就可以實現機電設備對電力供應的要求，能夠進行自動化調整，從而保證了機電設備用電的安全。鐵路信號電源監(jiān)測系統(tǒng)的總體結構如圖1 所示。其中，主控單元可以通過一路RS-485 總線和環(huán)境監(jiān)測模塊以及智能信號電源屏進行通訊，對數據進行集中處理，并實現液晶顯示、數據打印、故障報警等功能。同時，主控單元還可以通過另一路RS-485 總線同微機監(jiān)測上位機進行通訊，通過微機設備實現對數據的綜合管理。主控單元選用的單片機是Winbond 的W77E516 芯片。系統(tǒng)的軟件程序是在Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境下開發(fā)的，采用了C 語言與MCS-51 匯編語言混合編程的方法［4］。

圖1 系統(tǒng)總體結構

2.1.3 選擇智能電源屏

在現代化軌道交通系統(tǒng)中運用智能電源屏，主要有以下兩個方面的優(yōu)點:一是，當機電設備的電源系統(tǒng)出現突發(fā)故障，智能電源屏能夠自動切斷電源，阻止電源不穩(wěn)定情況下對機電設備造成的損傷，且可以發(fā)出故障警報為維修人員的工作提供方便；二是，在現階段的機電設備中使用了可編程控制器，能夠利用主機對機電設備的運行進行監(jiān)控與管理，實現數據處理與存儲功能，提高了機電設備系統(tǒng)整體的自動化水平，達到了機電設備智能化控制的目標［5］。下面以天津鐵路信號工廠（簡稱天津信號廠）、北京北方華為通信技術有限公司（簡稱華為）、北京電鐵通信信號勘測設計院和北京特銳電子科技開發(fā)有限公司（簡稱電鐵特銳）的智能電源設備為例，將它們的技術特性比較如表1 所示，供大家參考使用［6］。

表1 天津信號廠、華為、電鐵特銳智能電源設備技術特點

2.2 信號電源屏的維護技術

2.2.1 在線監(jiān)測技術

現在廣泛使用的鐵路信號智能電源系統(tǒng)中，都有自身的數據監(jiān)測系統(tǒng)，大多采用西門子公司的S72200 系列PLC 作為采集機，對各個電源屏進行現場貫通、自閉輸入電源，各種模塊輸入輸出電壓、電流等數據采集、處理、顯示和控制［7］。在信號電源屏的運行中，由于長時間的運行難以避免會出現問題，經過長期觀察和研究發(fā)現，引起電源屏故障的主要原因是電源輸入異常，導致電源屏的性能不能達到機電設備工作需求。由此可知在電源的輸入和輸出過程中做好檢查工作，能夠有效地降低電源屏故障的發(fā)生概率。在日常的維修管理工作中，關注電源的輸入輸出檢測數據，能夠判斷電源屏的運行狀況是否良好。在線路上安裝在線監(jiān)測裝置配合繼電保護裝置的作用，能夠判斷電源屏功能是否正常。如果在電源屏運行中發(fā)生故障，在線監(jiān)測系統(tǒng)就會立即報警，將故障信息傳遞至電腦中，為維修工作提供判斷的依據。監(jiān)測系統(tǒng)包括車站管理計算機、各電源屏PLC 監(jiān)控單元、調制解調器、通信線、遠程計算機及打印機等［7］，見圖2。

圖2 智能電源屏故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)框圖

2.2.2 故障診斷和維護

在現代軌道交通系統(tǒng)中機電設備的故障診斷和維護，應當充分發(fā)揮信號電源屏的優(yōu)勢，利用其運行中搜集的數據，實現實時的數據整理、保存、分析工作，充分發(fā)揮互聯網的作用，運用大數據對這些工作參數進行分析，判定是否在工作正常值范圍之內，以此作為評估電源屏運行狀態(tài)的關鍵因素。對于電源屏的故障警報運用不同等級警示作為區(qū)分，有利于維護和管理人員進行故障的判斷與參考，便于及時找出故障原因并迅速開展維修工作。

3 軌道交通機電設備自動化改造及維護管理的對策

3.1 制定自動化改造及維護管理計劃

由于現階段我國的軌道交通技術發(fā)展迅速，其中機電設備系統(tǒng)具有自動化、高效化和復雜化等特點，在進行機電設備自動化改造和維護管理工作中，必須制定具有科學性、目標性和系統(tǒng)性的維護計劃，如此才能夠根據相應的步驟展開有效性的維護工作。而且在計劃的指導下，我們在進行具體的維護工作開展時，也能夠做到目標明確，從而提高軌道交通機電設備維護工作的開展時效。具體的管理和維護過程需要我們結合軌道交通機電設備的自身性能以及特點進行開展，且相關維護人員的自身工作能力也是影響最終機電自動化維護效果的關鍵［8］。且在進行具體維護工作計劃的過程中，還要避免工作計劃制定標準過高，管理維護人員無法達到目標要求，影響軌道交通的正常運行。具體而言，可以劃分為三個步驟，首先是對當前各個轄區(qū)的機電自動化設備進行整理和備案，為后續(xù)的維護工作開展奠定基礎。只有針對當前的維護設備形成了清晰的劃分和設定，才能夠有方向和有重點地進行各項設備的維護與改造工作。其次，需要針對當前轄區(qū)內的自動化改造設備進行分類，從而明確不同機電設備的維修重點，以便于維護和改造計劃的有效性開展。最后，還要對轄區(qū)內的設備進行一一核對，確定設備的數量和型號規(guī)格等信息的準確性；最后當出現突發(fā)故障時應當及時向上級匯報，立即處理將故障損壞降到最低，保證其他設備的安全運行。

3.2 貫徹執(zhí)行工作計劃

軌道交通機電設備自動化改造及維護管理中，首先應當制定符合實際情況的工作計劃，對工作中的重點問題和數據進行分析，整理出其中的規(guī)律，根據這些內容制定完善的工作計劃。計劃制定后不能僅僅是打印上墻，而應當嚴格根據計劃中的內容和工作方法去執(zhí)行，并設立專門的督查小組，對工作計劃中需要達成的階段性目標加大監(jiān)督力度，利用PDCA 循環(huán)管理模式，定期對工作進行觀察，及時發(fā)現其中出現的問題，針對問題進行改進。使得維護管理人員具有明確的目標性和計劃性，以此提升工作計劃執(zhí)行中的效率和質量。

3.3 提升維護人員的技術水平

當軌道交通機電設備自動化改造升級達到一定水平，則應當注重對維護人員專業(yè)技能的提高與培訓，由于科學技術的不斷更新，機電設備自動化水平逐步提高，使得維護人員不能夠再墨守陳規(guī)，運用陳舊的專業(yè)知識應付現階段先進的自動化設備維護管理工作，這樣既增加了維護人員的工作量和工作難度，又為日常軌道交通運行埋下了巨大隱患［9］。因此在實際工作中，對機電設備自動化升級的實際運行情況，應當培養(yǎng)維護人員具備良好的理論基礎和較強的操作能力，掌握自動化設備的系統(tǒng)技術，計算機知識以及自動控制技術等等，熟練運用傳感技術和機械技術等基本理論知識和實際操作能力，在機電一體化設備的運行、維護工作中大展身手，成為軌道交通自動化管理維護工作中的高等技能型人才。

4 結語

軌道交通經過多年發(fā)展，已經成為我國大中型城市中交通運輸網絡的重要組成部分，構成了城市交通的中心體系，在很多大型城市中更是發(fā)展為城市運輸的主體網絡。因此，軌道交通的發(fā)展對城市的經濟發(fā)展與建設有著積極的推動作用，控制城市軌道交通安全、順暢運行的機電設備就顯得越來越重要。在進行軌道交通的建設與維護工作中，機電設備的自動化程度和日常維護質量，對軌道交通的運輸質量和通行效率有著關鍵性的作用。在科學技術日益發(fā)展的今天，在軌道交通中應當注重對機電設備的自動化改造工作，利用自動化優(yōu)勢提高機電設備的運行效率。在對已經完成軌道交通機電設備自動化更新的路段，應當進一步對自動化成果進行完善，從而全面提高軌道交通整體運行中的自動化水平，利用先進的科學技術不斷提高軌道交通運營效率和安全。