軌道車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝的智能化研究與探索

張召星 張健 朱峰

【摘 要】隨著新一代科學(xué)技術(shù)革命和工業(yè)變革的興起，各國制定了符合《時(shí)代》發(fā)展方向和目標(biāo)的戰(zhàn)略計(jì)劃。如今，在鐵路工業(yè)的快速發(fā)展中，中國的高速動車組在其中起著至關(guān)重要的作用。其電氣調(diào)試設(shè)備生產(chǎn)不僅要注重高性能，高效率，而且要注意高安全性，低能耗的發(fā)展模式。本文針對軌道車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝的智能化進(jìn)行了研究探討。

【關(guān)鍵詞】軌道車輛;電氣調(diào)試;設(shè)備工裝;智能化

一.軌道車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝的智能化背景

隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，它一直朝著情報(bào)的方向發(fā)展。中國特色社會主義進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代，標(biāo)志著中國發(fā)展的新歷史關(guān)頭。中國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)從快速增長階段轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展階段。我們需要加快建設(shè)強(qiáng)國，加快先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)的深度融合。智能制造是制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方向。此外，國內(nèi)外國家已逐步制定了一系列智能制造策略。未來制造業(yè)的重要發(fā)展趨勢在于智能制造。一個(gè)國家的工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展方向和技術(shù)水平將受到城市軌道交通系統(tǒng)總體狀況的影響，這也決定了城市軌道交通智能系統(tǒng)的建設(shè)。中國在軌道交通方面的投資也在增加。城市軌道交通由于具有速度快，交通量大，能耗小，占地面積小等特點(diǎn)，已經(jīng)成為解決客流量大，交通擁堵，運(yùn)輸速度慢的有效手段，這對于中國軌道車輛行業(yè)的發(fā)展方向和機(jī)遇也是重要的。

近年來，中國鐵路工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展在帶動高端裝備制造業(yè)等行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了明顯作用。為了保證城市軌道交通系統(tǒng)的穩(wěn)定性，安全性和可靠性，不僅需要實(shí)現(xiàn)軌道車輛的智能化制造，還需要保證軌道車輛在電氣調(diào)試設(shè)備工裝智能化運(yùn)維和提高系統(tǒng)效率。

二.軌道車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝的智能化的現(xiàn)狀

一是基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)能力不強(qiáng)。這表現(xiàn)在電氣調(diào)試設(shè)備工裝的關(guān)鍵材料和工藝對其他材料的依賴，基本工藝技術(shù)和能力不足以及平臺自動識別和主動控制的敏感性和準(zhǔn)確性不足。由于在組裝復(fù)雜的操作場所中軌道交通車輛的電氣調(diào)試設(shè)備工裝獨(dú)特特性和設(shè)計(jì)，需要特定的組裝過程才能實(shí)現(xiàn)對車輛零部件信息的準(zhǔn)確，快速的自動識別。數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控不完整;制造過程中未報(bào)告或虛假報(bào)告;在系統(tǒng)的操作和維護(hù)中，車輛電氣調(diào)試設(shè)備存在過度修理或修理不足的問題。

二是通用技術(shù)研發(fā)能力不足。該平臺包括車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝的仿真平臺，噪聲分析和診斷平臺，車身阻力研究平臺，牽引，制動，信號和動力綜合仿真平臺等。此外，還需要訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)測試平臺，建立通信網(wǎng)絡(luò)和無線通信網(wǎng)絡(luò)，開展無損檢測技術(shù)研究，形成相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)研發(fā)與檢測環(huán)節(jié)。

第三，關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)能力不足。在列車的生命周期方面，對自主安全保護(hù)的研究還很不足。復(fù)雜環(huán)境下的故障分析與預(yù)測安全控制與保障系統(tǒng)的研究不足，需要構(gòu)建和優(yōu)化智能安全保障與城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)維一體化技術(shù)。另外，對產(chǎn)品智能傳感系統(tǒng)的相關(guān)研究還不夠深入，軌道交通的能源利用方式還不夠綠色，還沒有實(shí)現(xiàn)完整的列車控制互聯(lián)系統(tǒng)。

第四，實(shí)際產(chǎn)品平臺建設(shè)不到位。沒有完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺，該平臺具有標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，全過程管理的特點(diǎn)，可以對產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全周期的采集和分析，測試，共享，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，服務(wù)將主體鏈接到鏈上，促進(jìn)智能化城市軌道交通系統(tǒng)現(xiàn)代化的發(fā)展。由于競爭無序，政策重復(fù)建設(shè)，產(chǎn)業(yè)支撐能力不足，產(chǎn)品質(zhì)量和品類不足，產(chǎn)品生產(chǎn)，運(yùn)營和維護(hù)智能平臺建設(shè)的研發(fā)能力不足等問題，成為中國城市軌道交通戰(zhàn)略升級的瓶頸。汽車工業(yè)是一個(gè)亟待解決的問題。

三.探索軌道車輛的電氣調(diào)試設(shè)備工裝的智能制造運(yùn)維的系統(tǒng)架構(gòu)和發(fā)展思路

中國城市軌道車輛系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)圍繞“倡導(dǎo)原創(chuàng)創(chuàng)新，引領(lǐng)綠色智能，創(chuàng)新發(fā)展模式，拓展國際空間”的發(fā)展思路，以建立先進(jìn)的研發(fā)體系為目標(biāo)，立足于智能等現(xiàn)代技術(shù)。制造，網(wǎng)絡(luò)信息結(jié)合自身實(shí)際情況，進(jìn)行全方位模式轉(zhuǎn)換。在城市軌道交通車輛的電氣調(diào)試設(shè)備工裝智能制造和運(yùn)營系統(tǒng)的現(xiàn)狀和不足的情況下，本文研究了系統(tǒng)架構(gòu)中包含的一些新功能，即與車輛相關(guān)的配件集實(shí)時(shí)在線智能監(jiān)控，數(shù)據(jù)傳輸，信息獲取與分析，智能檢測故障，車輛和關(guān)鍵部件的壽命預(yù)測以及各種輔助功能，例如安全性，管理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)和自修復(fù)，通過向生產(chǎn)線添加各種復(fù)合傳感器（例如溫度，濕度，壓力，振動和加速度）來實(shí)時(shí)監(jiān)控組裝過程。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括自動車輛識別，自動設(shè)備控制，處理數(shù)據(jù)采集和分析模擬，管理，車輛狀態(tài)檢測等部分，并與網(wǎng)絡(luò)互通。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)自動車輛識別，智能設(shè)備控制，實(shí)時(shí)質(zhì)量控制，透明的過程管理，更少的制造過程人性化，獨(dú)立的故障檢測操作和維護(hù)，獨(dú)立的在線學(xué)習(xí)。

四.城市軌道車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝智能系統(tǒng)的應(yīng)用前景

為了深入了解和探索軌道交通車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝的發(fā)展方向和應(yīng)用前景，并不斷接近現(xiàn)代化和智能化的最終目標(biāo)，可以根據(jù)幾種類型的發(fā)展方向來分析和定義軌道交通車輛的特性。在生產(chǎn)和制造過程中，傳統(tǒng)系統(tǒng)具有獨(dú)立的數(shù)據(jù)操作設(shè)備和操作單元，并實(shí)現(xiàn)了電子技術(shù)數(shù)據(jù)功能以及自動化網(wǎng)絡(luò)管理和基本財(cái)務(wù)，辦公功能。在生產(chǎn)和制造過程中，精細(xì)系統(tǒng)最初實(shí)現(xiàn)了Internet上設(shè)備的互通，并具有一定的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)和框架。能夠?qū)崿F(xiàn)3D技術(shù)和數(shù)學(xué)建模，具有相關(guān)的軟件服務(wù)，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng);并在生產(chǎn)過程中，可以實(shí)現(xiàn)順暢的連接和貫通。在生產(chǎn)和制造過程中，精益系統(tǒng)已經(jīng)有了比較完整的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息和設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)通訊系統(tǒng);它可以平滑地實(shí)現(xiàn)3d技術(shù)，并完成具有生命周期的虛擬仿真任務(wù)。建立了設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)信息之間的實(shí)時(shí)通訊平臺。業(yè)務(wù)流程管理的各個(gè)方面也相對完善。在數(shù)字系統(tǒng)的生產(chǎn)和制造過程中，其設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信息可以實(shí)現(xiàn)全方位的應(yīng)用?？梢约皶r(shí)收集生產(chǎn)過程中的實(shí)時(shí)可控?cái)?shù)據(jù)。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平臺功能比較齊全。虛擬生命周期的生產(chǎn)和制造達(dá)到數(shù)字生產(chǎn)階段，可以實(shí)施;制造管理過程以及可視化，安全監(jiān)控的各個(gè)方面。在生產(chǎn)和制造過程中，智能系統(tǒng)具有完善的自我感知，自我分析，自我學(xué)習(xí)和決策的智能集成應(yīng)用。在技術(shù)方面，它具有收集，整理和分析大數(shù)據(jù)，智能感知，計(jì)算和處理的能力。云網(wǎng)絡(luò)可與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)運(yùn)行，協(xié)調(diào)控制管理系統(tǒng)平臺具有自動控制管理，學(xué)習(xí)調(diào)整和多鏈交叉管理等現(xiàn)代智能功能。

城市軌道交通電氣調(diào)試設(shè)備智能系統(tǒng)的未來發(fā)展和應(yīng)用趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：企業(yè)重組加快，聯(lián)盟合并，產(chǎn)業(yè)鏈配置日益全球化，明顯的技術(shù)“重心”趨勢以及集團(tuán)零部件銷售和銷售比例的增加。售后服務(wù)，企業(yè)重組聯(lián)盟合并的目的是降低風(fēng)險(xiǎn)和成本。聯(lián)盟的形式不僅促進(jìn)了技術(shù)創(chuàng)新，而且提高了生產(chǎn)能力和效率。產(chǎn)業(yè)鏈配置全球化的意義在于應(yīng)對復(fù)雜多變的市場環(huán)境，不同地區(qū)需要不同的配置。技術(shù)“重新聚焦”，即技術(shù)在智能制造中占據(jù)核心地位，集中自身優(yōu)勢，專注于核心技術(shù)的發(fā)展，提高了生產(chǎn)和制造的靈活性。團(tuán)體配件的銷售及其售后服務(wù)是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的下游部分，但此類增值活動也至關(guān)重要。面對激烈的市場環(huán)境，服務(wù)業(yè)的重要性是未來發(fā)展的趨勢。

五.結(jié)語

中國城市軌道交通車輛的電氣調(diào)試設(shè)備工裝智能制造，運(yùn)行和維護(hù)系統(tǒng)在不斷變化，因此改革和創(chuàng)新迫在眉睫。為了制定和建立良好的軌道交通車輛電氣調(diào)試設(shè)備工裝智能化，有必要提高制造效率，降低能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善整個(gè)制造技術(shù)體系，從而更好地，可持續(xù)地促進(jìn)汽車的智能化，實(shí)施其現(xiàn)代和智能發(fā)展實(shí)體。首先，需要制定智能制造發(fā)展計(jì)劃;其次，執(zhí)行智能制造計(jì)劃，并在執(zhí)行過程中進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整;最后，應(yīng)采取科學(xué)，合理，現(xiàn)代的方法，模型和結(jié)構(gòu)，深化智能制造的發(fā)展方向和目標(biāo)。

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（作者單位：中車唐山機(jī)車車輛有限公司）