鐵路牽引變電所基于智能移動機器人智能運維管理體系建設構想

文/劉方

牽引變電所是鐵路機車供電的來源，是保障鐵路運行的基本環節，經過多年的改造和發展，牽引變電所在我國大部分的鐵路線路中已經得到了合理的覆蓋，無人值班牽引變電所在鐵路運行中的應用也得到了極大的普及，進而提高了牽引變電所的運行效率。隨著數字化、智能化的發展，四遙（遙控、遙測、遙信、遙調）功能已經基本可靠，通過增加遙視功能，可逐步實心牽引變電所的無人化建設條件。在從“無人值班”向“無人值守”的轉變過程中，不僅要解決設備和技術上的問題，還要深入分析日常運行和維護過程中出現的問題，以對無人值守牽引變電所實現科學管理。

1 無人值班牽引變電所的運行模式

真正了解無人值班牽引變電所的運行模式，必須對“無人值班”能夠正確理解，“無人值班”并不是真正脫離鐵路工作人員的管理，而是借助技術設備，通過人與機器之間的合理協調來保障牽引變電所的正常運行。在部分情形下，牽引變電所在經過無人值班的改造之后，還需要配備現場值班人員，以確保設備隱患能夠徹底被檢測出來，從而保證牽引變電所的安全運行。按照目前牽引變電所的設計，其運行模式在層級上可以分為四級。最上層一級是總調度所，其下一層可以分為若干個調度臺。調度臺下屬操作臺和巡檢隊負責各個牽引變電所的具體工作。

操作隊可以設在對應的調度所和供電段，其作用主要是負責本轄段無人值班變電所的遙控、遙測，填寫運行日志和事故異常、處理記錄，并對異常現象進行分析判斷，確保供電調度能夠實時掌握運行情況。巡檢隊一般設在變電所所在地的供電車間，其負責定期巡查所轄變電站內的設備、設施和工具等，在常規年檢時，配合檢修車間辦理安全措施。在一些位置比較偏僻的變電所，還應當設立達到運維要求的值守人員，以便在巡檢人員無法及時達到時，處理各項臨時故障。操作隊和巡檢隊需要堅持24小時值班制度，并接受供電調度的指揮。

2 智能巡檢機器人應用探索

2015年10月，國自“輪式智能機器人巡測運維管理系統”率先在上海鐵路局杭州供電段新上虞牽引所正式投入使用，實現人工巡檢到機器人智能巡測的跨越。該智能巡測運維管理系統核心采用一套國自輪式移動機器人，巡測覆蓋了室外變壓及室內二次設備區域，首次實現牽引變電所單機器人室內外全覆蓋巡視。智能巡測機器人工作主要包括：任務下達、表計識別、紅外測溫、自主充電、數據采集、數據分析、故障判斷、微氣象等內容。機器人系統在運行過程中也逐步暴露了一些問題，如在電纜夾層處，由于輪式機器人的局限性，導致無法進入，需要補充額外的攝像頭進行監測，同時在一些高壓設備內部增設了局部放電檢測設備，所有設備數據統一接入智能機器人系統進行分析。目前，智能巡測運維管理系統通過完全自主或遙控方式，代替人員對設備進行巡視檢測，并與供電專業綜合自動化控制系統實現數據聯動，報警數據進行實時共享，綜自系統數據與現場機器人檢測數據進行校核，及時發現設備存在的故障及趨勢問題，真實實現無人值守。上虞牽引變電所機器人的應用為國內首創鐵路智能巡測系統，保障鐵路供電系統地面設備的可靠與穩定，大幅降低管理及維護成本，為鐵路供電系統的智能維護提供了創新型的技術手段。

2018年10月，根據中國鐵路總公司發布的《牽引供變電所實施無人值班值守工作的指導意見》（工電函﹝2018﹞101號）所要求的內容，杭州供電段在杭黃鐵路新建線中對富陽牽引變進行了新一步的探索應用，建設了以智能巡檢機器人為主的輔助監控系統平臺。該系統平臺通過標準接口，采集所內輔助設備信息，實現信息共享與告警聯動功能，并將監控和報警信息上傳。輔助監控系統包含以下子系統：環境監控系統、安全防范及門禁系統、火災消防報警子系統、視頻監控子系統（含紅外線測溫）、SF6氣體監測及機器人巡檢系統等。

牽引變電所采用分層分布式輔助監控系統，通過通信網絡連接現場智能傳感設備，實現變電所的安全防范、環境監測、火災探測報警及聯動控制、視頻監控（含紅外線測溫）、SF6氣體監測及機器人巡檢等功能于一體的安全監視和智能控制功能，以滿足鐵路運營對牽引供電系統安全生產的要求，完成牽引變電所亭內監控、環境、安防、火災探測等數據的集中采集處理，實現各子系統內的智能聯動控制，并將輔助監控系統信息通過上傳至供電段及路局調度大樓主站，為決策層針對設備狀態檢修提供可靠及時的決策依據，實現具有革新意義的管理體系。

3 提升無人值守牽引變電所運行水平的措施

3.1 智能化系統建設改造

目前在無人值守牽引變電所的改造運行中，智能化系統無法得以完善的主要原因是在投入初期對資金的需求量比較大，并且還需要對相關的硬件進行升級改造。據有關人員進行分析，在采取4人值班的情況下，其在1-1.5年內的資金消耗與一套完整智能機器人巡測系統投入相當，但是在智能機器人巡測系統投入的情況下，其運行效率將會大大提高，并且其使用壽命可以保持10年以上。這就要求管理部門的人員要能夠從長遠角度出發，不斷加大投入力度，根據牽引變電所實際運行的需要，逐步對軟件系統和相關的硬件設施進行升級和完善，以便更好的達到無人值守的運行要求。

3.2 完善智能化巡檢制度

在對牽引變電所進行無人值守的改造過程中，對于智能化管理工作提出了更高的要求，因此，必須根據改造實施階段的不同，對管理制度進行合理的調整。首先在制度內容的制定上，要根據無人值守制度的特點，改進原來的規章制度中與現行工作流程不相符的部分，減少因流程不符給工作人員帶來的重復工作或者重點操作不同的情形，切實提高工作人員日常巡檢和維修的效率。其次是要根據改造工作實施的步驟，及時對工作人員開展相關的培訓工作，使其能夠在原有知識層次的基礎上深入了解無人值守模式下對檢修工作提出的要求，充分掌握檢修工作所必須的基礎知識，快速處理檢修工作中出現的問題。最后還要制定出針對無人值守模式運行下統一驗收標準，使工作人員能夠明確自身工作所應達到的質量標準，杜絕后期隱患的產生。

4 結束語

無人值守牽引變電所運行的模式是未來高速鐵路發展的大趨勢，其能夠極大促進我國鐵路系統結構的完善，在原有鐵路建設水平的基礎上對鐵路功能進行再一次的升級，為人們的日常生活和社會發展提供更加高效的支持。在無人值守牽引變電所的日常運營中，將會出現與傳統運營管理不同的特點，只有深入研究這些問題產生的根源，采用科學的方式進行合理的解決，才能促進無人值守牽引變電站管理水平的不斷提高。