地鐵車輛智能檢修可行性研究

李崗

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

關(guān)鍵詞：智能檢修；模擬檢測；自動檢測

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

1 地鐵車輛檢修目前形勢

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

地鐵車輛的計劃檢修按照時間劃分，包括：廠修、架修、定修、月修和日檢5類。日檢檢修時間間隔為1日、月修為1月、定修為1年（也稱年檢）、架修一般為5年、廠修10年[1]。

隨著我國城市軌道交通快速發(fā)展，未來4年中，全國有超過3000公里地鐵將會修建完畢并投入使用，同期人才缺口有近20萬。計劃檢修是減少地鐵車輛故障的一種預(yù)防性檢修措施，需要大量作業(yè)人員。

現(xiàn)在，車輛檢修人員主要來源于國鐵、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。全國已經(jīng)開通或即將開通軌道交通的城市，每年都有軌道交通新員工招收計劃。招聘主要有兩種途徑：社會招聘和校園招聘。社會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)時間和精力培訓(xùn)。目前，計劃檢修主要通過作業(yè)人員目測、耳聽、鼻嗅等主觀地檢測列車發(fā)現(xiàn)故障，由于人身體和精神狀態(tài)等有變化，檢測質(zhì)量會降低。當(dāng)作業(yè)人員疲憊時，檢測質(zhì)量下降的明顯，會出現(xiàn)漏檢，主觀判斷性強(qiáng)，檢測效率降低，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)車輛檢修的現(xiàn)狀和作業(yè)人員來源，對于計劃檢修依靠作業(yè)人員主觀判斷故障，需要找到新的方法提升檢測質(zhì)量和檢測效率，也保證作業(yè)人員的安全性。為了提升檢測質(zhì)量和檢測效率，近年來國家對現(xiàn)代軌道交通技術(shù)研發(fā)不斷加大投入，在車輛段配置了大量的現(xiàn)代化檢修設(shè)備及系統(tǒng)用于輔助列車檢修。但段內(nèi)檢修設(shè)備和系統(tǒng)的自動化、信息化、智能化程度較低。檢修產(chǎn)品線缺少自動化、智能化裝備以提高作業(yè)效率。這就需要通過技術(shù)手段改進(jìn)車輛檢修管理水平，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)檢測系統(tǒng)，由車頂?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)系評價體系，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“輪對踏面動態(tài)檢測系統(tǒng)”采用非接觸式圖像測量技術(shù)、高精度位移測量技術(shù)，對地鐵車輛走行部進(jìn)行監(jiān)測，并具備系統(tǒng)自檢、數(shù)據(jù)通訊及數(shù)據(jù)管理功能，自動判別通過車輛的踏面尺寸超差、踏面擦傷故障等，并能自動判別列車運(yùn)行方向、自動識別列車車號、自動測速和自動計輛計軸。

3 車輛智能檢修

為了適應(yīng)軌道交通網(wǎng)絡(luò)化大發(fā)展的需求，一些地鐵通過進(jìn)一步豐富和強(qiáng)化本公司地鐵列車信息化手段，建設(shè)了一套車輛智能專家支持平臺，以車地?zé)o線數(shù)據(jù)傳輸、移動點(diǎn)巡檢系統(tǒng)、在線鷹眼平臺檢修可視化系統(tǒng)、預(yù)警管理系統(tǒng)，保障車輛的安全運(yùn)營。通過列車運(yùn)行大數(shù)據(jù)的積累，讓列車與人“對話”。就是在這種情況下提出了車輛智能檢修系統(tǒng)。一些車輛廠設(shè)計該系統(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)度整個檢查工作過程；當(dāng)列車入庫進(jìn)行檢修時，啟動圖像采集機(jī)器人進(jìn)行自檢，機(jī)器人勻速前行到達(dá)車頭位置時，機(jī)器人自動對車輛底部進(jìn)行圖像檢測，采集車底圖片；當(dāng)機(jī)器人到達(dá)車尾定點(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)計進(jìn)入轉(zhuǎn)向架和車輛底部的狹窄空間，開始采集列車關(guān)鍵部位圖片，同時在機(jī)械手臂隨著機(jī)器人前行采集圖片時，機(jī)器人自動開啟面陣相機(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。一些專業(yè)從事機(jī)器人研究的單位已經(jīng)研究出列車檢修機(jī)器人，其檢修設(shè)備列車采集信息會實(shí)時顯示在控制中心顯示器上，采集完成后，機(jī)器人自動回復(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)器視覺技術(shù)、圖像識別技術(shù)、全自動化智能分析定位檢測技術(shù)和列車仿真模擬檢測技術(shù)等，以人工模擬作業(yè)方式對列車底部、轉(zhuǎn)向架等可視零部件進(jìn)行靈活多角度的自動檢測，高效解決動車組一級修和城軌電客車日列檢人工作業(yè)存在的問題。展示結(jié)果顯示該系統(tǒng)能夠自動準(zhǔn)確尋找檢測目標(biāo)位置并自動檢測目標(biāo)狀態(tài)，定位和檢測精度可達(dá)到0.05mm。該機(jī)輛車底智能巡檢機(jī)器人的投入使用將大大縮短軌道列車的檢修時間，既減輕了作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，又提高了檢測的質(zhì)量和效率，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會效益。

4 車輛智能檢修可能存在的問題

地鐵車輛車底沒有裙擺，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，車底檢測機(jī)器人很難檢測到，可能導(dǎo)致漏檢漏修的情況出現(xiàn)；地鐵車輛在隧道里運(yùn)行，車底灰塵較大，好些防松標(biāo)記可能被油污覆蓋，導(dǎo)致車將機(jī)器人無法識別。

5 結(jié)語

軌道車輛智能檢修已經(jīng)成為一種趨勢。雖然該檢測系統(tǒng)已經(jīng)在部分車輛廠和研究單位已經(jīng)研究出軌道車輛智能檢修設(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軌道車輛檢修中發(fā)揮出更大的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

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

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