軌道交通機電設備的自動化改造及維護管理

邵小輝

（昆明地鐵運營有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

軌道交通自動化改造以及維護管理的加強，有利于軌道交通自動化程度和管理水平的提高，在原有的控制系統中，部分機電設備的運行，需要工作人員手工操作，由于人工操作存在一定的失誤率，不利于機電設備的安全運行[1]。所以，軌道交通機電設備的自動化改造是其安全運行的需要，將先進的自動控制設備安裝在軌道交通機電設備系統中，對機電設備進行自動化控制，實現對機電設備的實時、動態化監測，以及自動進行故障診斷，并切斷故障設備的電源，以實現軌道交通的穩定、持續運行。

1 軌道交通機電設備維護管理的不足

1.1 維護成效有限

軌道交通機電設備經過長時間、超負荷的運行，自然損耗無法避免，進而引起設備老化，出現設備運行故障問題，一種是機械故障，主要體現在設備的零部件上，出現了過度磨損，部件表面金屬剝落，或者是軸承變形等現象；另一種是電氣故障，電氣故障的種類較多，像輸電線路問題、控制系統問題、電力設備故障等，一旦出現電氣故障，則需要在維修過程中，思考的全面性，從整個系統入手，而不是針對單個設備的維修，以避免單個設備維修后，與整個系統中的設備出現運行沖突[2]。然而在實際的維修工作中，維護人員注重于故障的排查，針對單個設備進行維修，而有些故障是由于系統中其他設備出現運行問題，受到了牽連而發生故障，使用排除法，逐個排除故障原因，延長了維修時間，影響到維修的成效。

1.2 維護管理較為薄弱

部分維護管理人員在實際的工作中，監督管理不夠嚴格，存在一定的管理漏洞，導致機電設備維護不到位。現行的維護管理制度未及時更新，滯后于軌道交通的發展，使得維護管理各項措施落實不到位。機電設備故障發生具有不可預測性，當出現突發狀況時，缺少維護的應急措施，故障得不到及時有效的處理，將進一步擴大設備故障的影響范圍。維護管理人員承擔著機電設備安全運行的重任，其思想和認識上的不足，會影響到機電設備維護的質量，進而影響到整個軌道交通的運行。

1.3 管理人員專業性不夠

機電設備維護管理人員不僅要懂管理，還要具有機電設備維修的專業技能，甚至要高于維護人員的技術水平，一旦維護人員在維修工作中出現問題，管理人員可及時準確的進行指正，而在實際的維護管理工作中，管理人員在機電維修方面的專業性不夠，使得維護管理工作中，不能給維護人員進行專業性的指導和建議，也發現不了維護工作中存在的問題，進而留下了機電設備運行的安全隱患。

2 機電設備自動化改造方法

本文以軌道交通中的信號電源屏自動化改造為例，進行機電設備自動化改造的論述，信號電源屏在軌道交通中的應用，提升了機電設備的自動化水平。現階段其主要應用在三個方面，第一，現場監測，對軌道交通電源設備系統進行實時監測，其具有自動報警功能，發現異常情況，將立即啟動報警裝置，還具有圖像顯示功能，用于電源設備各項信息的顯示，其信息傳遞主要借助的是遠程或者是內部網絡，由主控機和副控機協同工作，其運用了計算機技術，可記錄、存儲信息，并且具有管理功能；第二，電源變換層，可根據設備實際需求的電源形式，進行交流電源的轉換；第三，保護層，其具有保護鐵路電源設備系統的功能，可隔離故障設備，并可防雷擊，以及可進行斷路保護等[3]。

2.1 改造方法

2.1.1 顯示屏改造

在信號電源屏自動化改造中，采用了多臺控制主機，并使用西門子SIMATIC中的NETW/NETR指令進行信息交互，首先，確定模擬量顯示一屏，設置port0的NETR指令，進行緩沖區數據的讀取，收集信號；其次，根據改造的需求，將數據分區保存；最后，在觸摸屏中使用port1，編寫邏輯控制器中的數據收集程序，然后在一屏中顯示出來。

2.1.2 電源系統改造

在軌道交通系統中，電源系統連接著所有的機電設備和各個監控中心，只要在系統中設置監控點，就可收集到該監控點的各項參數，并進行相應的管理，可實現對機電設備運行狀況的實時監測，通過對收集數據的判斷，確定設備是否出現故障，并可發出故障警報，進而實現了機電設備的自動化升級改造。另外，軌道交通電源系統在設置時，為了保證電源的持續穩定供電，可使用層級管理，每個層級中包含了多個電源系統，而每個電源系統之間沒有關聯，當其中一個電源系統出現故障，則不會影響到其他電源系統的正常供電，以及可根據機電設備對電力的具體需求，進行自動化的調整。為了進一步保證電源系統的可持續供電，在系統中增設了備份電源，并且使用的是熱機備份。

2.1.3 選擇應用智能電源屏

智能電源屏在軌道交通機電設備自動化改造中的應用，具有兩個方面的優勢，一方面，當電源系統出現供電故障時，智能電源屏會自動切斷電源，并發出故障警報，以及給出故障提示；另一方面，其在機電設備中分布式設置，并使用了可編程控制器，通過控制主機對機電設備進行實時監控和管理，收集機電設備的運行信息，并在控制主機中進行數據處理和存儲，提升了整個機電設備系統的自動化水平，進而減少了設備維護中的人力、物力、財力的投入，實現了機電設備智能化控制[4]。

2.2 信號電源屏的維護技術

信號電源屏在長期的運行過程中，難免出現故障，引起故障的原因主要是電源輸入異常，以及性能沒有達到機電設備的需求。比如，軌道交通線路較長，尤其是鐵路系統，會受到天氣變化、自然環境的影響，引起電壓大幅度的波動，或者是突發停電，使得電壓波形諧波失真，影響電源屏信號的輸出。此外，信號電源屏運行條件也會影響到其信號的傳輸，當環境溫度大于40℃時，或者是濕度高于90%，極易引起電源屏出現運行問題。

2.2.1 在線監測

基于上面的分析，電源屏故障主要表現在電源的輸入和輸出上，因此，在維護工作中，需對輸入和輸出端進行檢測，以判斷電源屏是否運行良好。以及還要注意線路上的繼電保護裝置的在線監測，以判斷其功能是否正常，在電源屏運行過程中，一旦出現故障，在線監測系統會立即發出警報，并將故障信息反饋至主控制機，為后續的維修工作提供依據。

2.2.2 故障診斷和維護方式

對信號電源屏運行過程中形成的數據，進行實時的收集、整理、保存，使用大數據技術對這些數據進行分析，以確定其運行數據是否在正常值的范圍內，從而評估電源屏的運行狀態。針對電源屏出現的問題，采取不同等級的警報提示，以區分故障程度，作為維護工作的參考。比如，故障等級較低，可由維護人員自行檢修，如果故障等級較高，則需上報至維護中心，如果維護中心不能解決故障，則應聯系生產廠家，由其進行技術指導或者是維修。

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工作計劃

基于軌道交通機電設備系統的復雜性，在維護管理工作中需制定系統性、科學性的維護管理工作計劃，以保證維護管理工作的有效開展，在制定工作計劃之前，軌道交通運營企業需對自身的管理水平，結合機電設備運行的實際情況，以及自動化發展方向等，進行綜合性的考慮，以確保工作計劃的可行性。第一，摸清管轄范圍內所有機電設備的具體情況，并進行詳實記錄，建立機電設備維護檔案，主要包括了機電設備基本信息、各項參數、運行狀況、自動化程度等；第二，完成全面的機電設備信息調查后，將機電設備進行分類，依據類別制定自動化改造和維護管理計劃，在計劃中需提出要求、明確目標，并設計每個類別的自動化改造模板；第三，根據模板中的內容，與其對應的機電設備進行現場核實，逐條比對，確定模板的合理性；第四，當機電設備突發狀況時，需立即向上級部門匯報，并立即進行處理和控制，避免故障的擴大化；第五，完成改造后，需對改造后的設備進行跟蹤監測，以評估自動化改造的效果[5]。

3.2 確保工作計劃的執行到位

工作計劃制定后，需嚴格落實計劃中的各項內容和工作措施，可設立專門的監察部門，對工作計劃的執行情況進行監督和管理，防止工作計劃執行出現偏差，及時發現改造過程中出現的問題，提升改造的成效。另外，在實際的監察工作中，還要注重日常的巡檢工作，對設備改造后的維護管理狀況進行檢查，以督促維護管理工作的有效開展。還需制定監察工作辦法，明確監察人員的監察內容和責任，使其監察工作具有目標性和計劃性，或者是每個工作站，都專門安排一名或幾名監察人員，以對工作站的改造和維護管理情況進行實時督促，進而提升工作站的維護管理效率。

3.3 提升維護人員的業務能力

軌道交通機電設備的集成度和技術水平較高，其在自動化改造后，實現了監測、控制、故障診斷和排查的自動化，進一步提升了技術的復雜程度，因此，需要維護人員和管理人員具備較高的業務能力和專業技能，需要軌道交通運營企業針對人員業務能力進行著重培養，開展維護技術的系統性、專業化、長期性的培訓，以全面提高機電設備維護隊伍的業務能力和技術水平。

4 結語

軌道交通作為各個地區交通運輸的要道，其對地區經濟的發展有著積極的作用，支持其良好運營的關鍵是軌道交通的機電設備，而機電設備的自動化程度及維護管理質量，對軌道交通的運營效率有著直接的影響。在信息技術和自動化技術快速發展的今天，通過對機電設備的自動化改造，促使機電設備高效率的運行，并通過加強改造后設備的維護管理，可進一步鞏固自動化改造的成果，進而全面提升軌道交通的自動化水平，促進軌道交通運營質量的大幅度提高。