地鐵車(chē)輛智能檢修可行性研究

李崗

摘 要：隨著我國(guó)城市軌道交通的蓬勃發(fā)展，國(guó)家對(duì)現(xiàn)代軌道交通技術(shù)研發(fā)不斷加大投入，在車(chē)輛段配置了大量的現(xiàn)代化檢修設(shè)備及系統(tǒng)用于輔助列車(chē)檢修。在先前的智慧運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，一些公司研制出了軌道車(chē)輛智能檢修系統(tǒng)；其采用先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、和列車(chē)仿真模擬檢測(cè)等技術(shù)，以人工模擬作業(yè)方式對(duì)列車(chē)底部、轉(zhuǎn)向架等可視零部件進(jìn)行靈活多角度的自動(dòng)檢測(cè)，高效解決動(dòng)車(chē)組一級(jí)修和城軌電客車(chē)日列檢人工作業(yè)存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：智能檢修；模擬檢測(cè)；自動(dòng)檢測(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.055

1 地鐵車(chē)輛檢修目前形勢(shì)

車(chē)輛檢修是保證地鐵交通安全平穩(wěn)運(yùn)行的必要保障。對(duì)地鐵車(chē)輛開(kāi)展合理的檢修在提高乘客舒適度和降低運(yùn)營(yíng)成本等方面具有十分重要的意義。

地鐵車(chē)輛的計(jì)劃?rùn)z修按照時(shí)間劃分，包括：廠修、架修、定修、月修和日檢5類(lèi)。日檢檢修時(shí)間間隔為1日、月修為1月、定修為1年（也稱(chēng)年檢）、架修一般為5年、廠修10年[1]。

隨著我國(guó)城市軌道交通快速發(fā)展，未來(lái)4年中，全國(guó)有超過(guò)3000公里地鐵將會(huì)修建完畢并投入使用，同期人才缺口有近20萬(wàn)。計(jì)劃?rùn)z修是減少地鐵車(chē)輛故障的一種預(yù)防性檢修措施，需要大量作業(yè)人員。

現(xiàn)在，車(chē)輛檢修人員主要來(lái)源于國(guó)鐵、其他地鐵公司、高校畢業(yè)生和軌道交通設(shè)備廠家跳槽等，相關(guān)人員需求量大。全國(guó)已經(jīng)開(kāi)通或即將開(kāi)通軌道交通的城市，每年都有軌道交通新員工招收計(jì)劃。招聘主要有兩種途徑：社會(huì)招聘和校園招聘。社會(huì)招聘的人員具有工作經(jīng)驗(yàn)，稍加培訓(xùn)即可上手工作。校園招聘人員剛從學(xué)校畢業(yè)，實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)欠缺，需要花費(fèi)時(shí)間和精力培訓(xùn)。目前，計(jì)劃?rùn)z修主要通過(guò)作業(yè)人員目測(cè)、耳聽(tīng)、鼻嗅等主觀地檢測(cè)列車(chē)發(fā)現(xiàn)故障，由于人身體和精神狀態(tài)等有變化，檢測(cè)質(zhì)量會(huì)降低。當(dāng)作業(yè)人員疲憊時(shí)，檢測(cè)質(zhì)量下降的明顯，會(huì)出現(xiàn)漏檢，主觀判斷性強(qiáng)，檢測(cè)效率降低，作業(yè)人員自身安全性也不能得到切實(shí)保障。另外，由于檢修人員能力和綜合素質(zhì)等不同，檢修質(zhì)量也參差不齊。

2 運(yùn)維雛形

根據(jù)地鐵行業(yè)車(chē)輛檢修的現(xiàn)狀和作業(yè)人員來(lái)源，對(duì)于計(jì)劃?rùn)z修依靠作業(yè)人員主觀判斷故障，需要找到新的方法提升檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)效率，也保證作業(yè)人員的安全性。為了提升檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)效率，近年來(lái)國(guó)家對(duì)現(xiàn)代軌道交通技術(shù)研發(fā)不斷加大投入，在車(chē)輛段配置了大量的現(xiàn)代化檢修設(shè)備及系統(tǒng)用于輔助列車(chē)檢修。但段內(nèi)檢修設(shè)備和系統(tǒng)的自動(dòng)化、信息化、智能化程度較低。檢修產(chǎn)品線(xiàn)缺少自動(dòng)化、智能化裝備以提高作業(yè)效率。這就需要通過(guò)技術(shù)手段改進(jìn)車(chē)輛檢修管理水平，智慧運(yùn)維的維保思路應(yīng)運(yùn)而生。隨著軌道交通檢修領(lǐng)域的智能化也在蓬勃發(fā)展，一些地鐵公司和軌道交通設(shè)備廠家也應(yīng)用和研發(fā)出了智能檢修系統(tǒng)設(shè)備。比如一些地鐵應(yīng)用的弓網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)，由車(chē)頂?shù)母咚贁?shù)字相機(jī)、受電弓近側(cè)監(jiān)控相機(jī)、照明及定位電子標(biāo)簽構(gòu)成；建立一套完善的弓網(wǎng)關(guān)系評(píng)價(jià)體系，數(shù)據(jù)分析等技術(shù)改變現(xiàn)有設(shè)備維修模式，促進(jìn)管理水平的不斷提高。另外一些地鐵采用“輪對(duì)踏面動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)”采用非接觸式圖像測(cè)量技術(shù)、高精度位移測(cè)量技術(shù)，對(duì)地鐵車(chē)輛走行部進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并具備系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)通訊及數(shù)據(jù)管理功能，自動(dòng)判別通過(guò)車(chē)輛的踏面尺寸超差、踏面擦傷故障等，并能自動(dòng)判別列車(chē)運(yùn)行方向、自動(dòng)識(shí)別列車(chē)車(chē)號(hào)、自動(dòng)測(cè)速和自動(dòng)計(jì)輛計(jì)軸。

3 車(chē)輛智能檢修

為了適應(yīng)軌道交通網(wǎng)絡(luò)化大發(fā)展的需求，一些地鐵通過(guò)進(jìn)一步豐富和強(qiáng)化本公司地鐵列車(chē)信息化手段，建設(shè)了一套車(chē)輛智能專(zhuān)家支持平臺(tái)，以車(chē)地?zé)o線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、移動(dòng)點(diǎn)巡檢系統(tǒng)、在線(xiàn)鷹眼平臺(tái)檢修可視化系統(tǒng)、預(yù)警管理系統(tǒng)，保障車(chē)輛的安全運(yùn)營(yíng)。通過(guò)列車(chē)運(yùn)行大數(shù)據(jù)的積累，讓列車(chē)與人“對(duì)話(huà)”。就是在這種情況下提出了車(chē)輛智能檢修系統(tǒng)。一些車(chē)輛廠設(shè)計(jì)該系統(tǒng)包括控制中心和圖像采集機(jī)器人兩大部分，控制中心收集整理采集的圖像、調(diào)度整個(gè)檢查工作過(guò)程；當(dāng)列車(chē)入庫(kù)進(jìn)行檢修時(shí)，啟動(dòng)圖像采集機(jī)器人進(jìn)行自檢，機(jī)器人勻速前行到達(dá)車(chē)頭位置時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)對(duì)車(chē)輛底部進(jìn)行圖像檢測(cè)，采集車(chē)底圖片；當(dāng)機(jī)器人到達(dá)車(chē)尾定點(diǎn)位置后，機(jī)器人伸出機(jī)器手臂并逆向行駛，機(jī)器人發(fā)出的激光定位到轉(zhuǎn)向架位置后，機(jī)械臂按照預(yù)定設(shè)計(jì)進(jìn)入轉(zhuǎn)向架和車(chē)輛底部的狹窄空間，開(kāi)始采集列車(chē)關(guān)鍵部位圖片，同時(shí)在機(jī)械手臂隨著機(jī)器人前行采集圖片時(shí)，機(jī)器人自動(dòng)開(kāi)啟面陣相機(jī)，進(jìn)行更為詳實(shí)的底部高清拍攝。該智能檢修系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)人工作業(yè)，可增加40%以上的檢修范圍，降低漏檢率，提高檢修效率。一些專(zhuān)業(yè)從事機(jī)器人研究的單位已經(jīng)研究出列車(chē)檢修機(jī)器人，其檢修設(shè)備列車(chē)采集信息會(huì)實(shí)時(shí)顯示在控制中心顯示器上，采集完成后，機(jī)器人自動(dòng)回復(fù)至初始位置并關(guān)機(jī)，其采用先進(jìn)的雙臂機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、全自動(dòng)化智能分析定位檢測(cè)技術(shù)和列車(chē)仿真模擬檢測(cè)技術(shù)等，以人工模擬作業(yè)方式對(duì)列車(chē)底部、轉(zhuǎn)向架等可視零部件進(jìn)行靈活多角度的自動(dòng)檢測(cè)，高效解決動(dòng)車(chē)組一級(jí)修和城軌電客車(chē)日列檢人工作業(yè)存在的問(wèn)題。展示結(jié)果顯示該系統(tǒng)能夠自動(dòng)準(zhǔn)確尋找檢測(cè)目標(biāo)位置并自動(dòng)檢測(cè)目標(biāo)狀態(tài)，定位和檢測(cè)精度可達(dá)到0.05mm。該機(jī)輛車(chē)底智能巡檢機(jī)器人的投入使用將大大縮短軌道列車(chē)的檢修時(shí)間，既減輕了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了檢測(cè)的質(zhì)量和效率，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益。

4 車(chē)輛智能檢修可能存在的問(wèn)題

地鐵車(chē)輛車(chē)底沒(méi)有裙擺，所有的零部件都裸露在外面，導(dǎo)致需要檢查的零部件較多，好些螺母位置比較隱蔽，車(chē)底檢測(cè)機(jī)器人很難檢測(cè)到，可能導(dǎo)致漏檢漏修的情況出現(xiàn)；地鐵車(chē)輛在隧道里運(yùn)行，車(chē)底灰塵較大，好些防松標(biāo)記可能被油污覆蓋，導(dǎo)致車(chē)將機(jī)器人無(wú)法識(shí)別。

5 結(jié)語(yǔ)

軌道車(chē)輛智能檢修已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。雖然該檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)在部分車(chē)輛廠和研究單位已經(jīng)研究出軌道車(chē)輛智能檢修設(shè)備，雖然功能還不完善，隨著技術(shù)的發(fā)展和隨著實(shí)際運(yùn)用中的技術(shù)改進(jìn)，智能檢修必將成為未來(lái)軌道車(chē)輛檢修中發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《城市軌道交通車(chē)輛檢修》[J].機(jī)械工業(yè)出版社，第2版，2016.

[2]冷慶君.城市軌道交通車(chē)輛檢修模式及建議[J].機(jī)電傳動(dòng)，2011.