智能運維系統在車輛檢修業務中的優化及應用分析

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得到了迅猛的發展，國家在現代化軌道交通建設方面加大了扶持力度，當前地鐵車輛中已經配置了智能運維系統，能夠幫助車輛管理人員進行日常的維護與檢修。在智能運維系統基礎上，當前已經研發出了軌道車輛智能檢修系統，并結合了機器人技術、機械視覺技術與列車仿真模擬技術等，可以對車輛的內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 智能運維系統功能需求

智能運維系統要提升地鐵計劃編制的效果，保證編制計劃能夠有效展開，當遇到突發狀況無法進行車輛檢修時，能夠在最短的時間內得到反饋并更換相應零件，解決車輛出現的問題。全方位地監控檢修物料。在檢修過程中，設置車輛標識牌與檢修物料標識牌，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，能夠自動地記錄檢修過程中出現的各項數據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量，保證檢修質量達標。在車輛智能管控系統中構建故障儲備庫，記錄車輛的制造商以及車輛的運行時間。智能運維系統中也包含了計算機圖形模擬系統，基于多媒體技術保證車輛檢修時的零部件與原部件質量相一致，禁止在開關未隔離的狀態下檢修，禁止閉合隔離開關。除此之外，智能運維系統不可以在車輛帶電時進行檢修[1]。

2 智能運維系統組成

車輛智能運維系統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，通過4G/5G 通信技術，將地鐵車輛與設備檢測設備進行串聯，實時地監控車輛各個關鍵部件的運行狀態，以保證車輛時刻處于安全穩定的狀態下運行，實現智慧化的車輛運行風險診斷[2]。

2.1 車輛智能在線檢測

在車輛的關鍵部件上放置大量的傳感器，實時地監測車輛的牽引制動系統、車門系統、空調系統、受電弓系統等，通過5G 通信技術能夠將收集到的數據及時地上傳到智能運維平臺中。智能運維系統會對收集到的數據進行評估與診斷，當檢測出故障或異常數據時，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系，并提供維護與救援支持[3]。

2.2 機器人檢修技術

當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，由于檢修人員技術經驗上的差異，在車輛檢修中有可能出現誤判，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，當前在車輛檢修中已經大量地應用機器人來替代傳統的人工，機器人能夠代替人工完成一些經驗性、復雜性、重復性的檢修任務[4]。

2.3 走行部預警系統

在走行部檢測系統中，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等檢測車輛的轉向架等部件。走行部動態預警系統能夠自動識別列車號，監測車輛運行速度，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，已經廣泛地應用了車輛智能機器人進行巡檢。巡檢機器人中集成了導航定位、雙目成像、全向輪驅動與深度學習等技術，同時多個機器人能夠實現同步作業，借助機械手臂與安裝在機械手臂上的光學相機，能夠收集車輛各個關鍵部件上的數據。與傳統的人工作業相比，智能機器人檢修車輛更加便捷，通過收集車底數據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。與傳統的人工作業相對比，應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，并實現檢修的規范化與高效化。同時，巡檢機器人所收集的各項數據都能夠實現追溯、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，采取傳統的人工檢修方式，檢修與記錄的效率都較低，并且分析數據時較為復雜。基于智能運維系統下，針對不同的部件進行檢測，通過大數據分析，能夠傳輸受電弓磨損數據，實時地控制檢修過程。當磨損到限時，及時發出預警提示。同時，也能分析故障產生的深層次原因，提升車輛運營維護管理的安全性與穩定性。

2.6 微機防誤閉鎖系統

微機防誤閉鎖系統是由通信配置器、系統數據庫、操作專家系統與智能語音系統所構成的。在智能運維系統中，通過通信配置器實時地傳輸檢修操作中所形成的數據；通過系統數據庫校對車輛設備的維護內容，同時也能夠繪制與修改圖形；在車輛運維系統中的操作專家系統能夠準確地顯示檢修數據并打印，將其儲存到數據庫中或進行數據傳輸，當儲存容量達到上限時，可以刪除沒有價值的數據，對數據進行分級權限管理；智能語音系統能夠為檢修人員提供檢修流程的語音播報，同時當檢修人員出現錯誤操作時，能夠給出專業的錯誤提示。

3 車輛智能檢修

我國的軌道交通正在朝著網絡化方向發展，部分地鐵公司為了提升車輛信息化管理的效率，紛紛構建了車輛智能專家支持平臺，其中集成了車輛無線數據傳輸、移動點巡檢系統、在線鷹眼檢修可視化系統與預警系統等，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據，實現人與車輛的溝通，車輛智能運維系統就是在這一背景下構建而成的。智能運營系統通常是由控制中心與圖像收集兩部分構成的，控制中心整理收集到的圖像，并對整個工作流程進行調度。當車輛入庫進行檢修時，首先由圖像數據機器人進行自檢，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，在轉向架處發出激光定位，機械臂會進入轉向架與車輛底部的狹窄空間內，收集車輛關鍵部位的圖片信息；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。與傳統的人工檢測相對比，智能運營系統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。

當前一些專業機器人研發單位，已經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，能夠將收集到的信息實時地反饋到控制中心，當完成信息收集之后會自動地返回至初始位置并關機。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，能夠對列車進行仿真模擬檢測，以人工檢測的方式，對列車的底部、轉向架與人工難以檢測到的部位進行全方位檢測，有效地解決了傳統人工檢測中存在的漏檢問題。智能運維系統能夠準確地尋找檢測目標，定位準確度能夠達到0.05mm。在軌道車輛檢修中，應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，智能運維系統與機器人技術在車輛檢修業務中有著廣泛的應用前景。

4 智能運維系統在車輛檢修中應用的拓展性

智能運維系統中能夠集成不同的設備，從而對設備進行全方位的監控與檢修。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定性、安全性是非常重要的。對車輛進行及時檢修是實現地鐵車輛運行安全的重要措施。在車輛檢修中，應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中，實現各項關鍵部件的精準檢測。智能運營系統也會自動地記錄檢測過程與各項數據，當發現異常或故障數據時，會自動預警，并提醒維護人員，維護人員可以根據報警級別與故障成因定位對車輛進行進一步的檢修。

5 結語

在車輛檢修中應用智能運維系統，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。應用智能運維系統，管理人員能夠隨時地掌控每一輛車的運行狀態，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據對車輛運行狀態進行分析，從而形成車輛維護策略，降低車輛維護成本。與此同時，智能運維系統會伴隨著車輛維護的需求而不斷地升級優化，不斷地擴展車輛檢測的范圍，提升車輛檢測的效率與質量。