城市軌道交通車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)探索與研究

靳永妍 西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司

傳統(tǒng)的城市軌道交通車輛檢修模式僅滿足軌道交通的建設(shè)初期需求，隨著城市軌道交通規(guī)模的擴(kuò)大，人們對(duì)軌道交通車輛的運(yùn)維服務(wù)水平要求也逐漸提高。當(dāng)前的城市軌道交通運(yùn)維系統(tǒng)主要建立在原有檢修設(shè)備的基礎(chǔ)上，以狀態(tài)預(yù)防維修模式為主要發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)而形成具備智能化、數(shù)字化、即時(shí)化的運(yùn)行模式。

一、城市軌道交通車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國多個(gè)城市逐步開始對(duì)車輛智能運(yùn)維體系進(jìn)行探索性的開發(fā)，并逐步建立以預(yù)防性為主的智能檢修模式，該模式在應(yīng)用過程中通過在車門系統(tǒng)、車輛制動(dòng)系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)等模塊中安裝傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通車輛24 小時(shí)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警的目的。但是由于對(duì)軌道交通車輛安裝傳感器的設(shè)布局點(diǎn)有限，使得車輛檢修人員不能在第一時(shí)間準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)車輛運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而造成現(xiàn)階段城市軌道交通車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)過度維修現(xiàn)象極為普遍。此外由于車輛上方的傳感器設(shè)備沒有納入計(jì)劃性的維修中，造成傳感器容易出現(xiàn)檢測(cè)失?，F(xiàn)象，導(dǎo)致車輛區(qū)域性的故障部件不能及時(shí)更換，使車輛在行駛過程中產(chǎn)生安全隱患。

二、城市軌道交通車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)總體方案

城市軌道交通車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)在方案制定中，需要根據(jù)具體的車輛設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)組織模式劃分為車輛智能檢修系統(tǒng)、車輛智能生產(chǎn)系統(tǒng)和車輛智能專家診斷系統(tǒng)，上述系統(tǒng)都是通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)車輛在運(yùn)營過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、錄入、分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通車輛的車體外觀、車側(cè)、車底盤等各部位進(jìn)行智能檢測(cè)。通過應(yīng)用車輛智能生產(chǎn)系統(tǒng)還可以管理車輛在運(yùn)營階段的實(shí)時(shí)狀態(tài)，為車輛的日常運(yùn)營安排計(jì)劃，并實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)部設(shè)備的自動(dòng)定位和沖突檢測(cè)。在車輛進(jìn)行檢修的過程中，就可以借助車輛智能專家診斷系統(tǒng)結(jié)合人工智能技術(shù)對(duì)故障區(qū)域開展模塊邏輯推理演算，進(jìn)而評(píng)估車輛在故障狀態(tài)下的健康狀態(tài)及維修過程中所耗費(fèi)的資源，從而制定最合理的維修決策，實(shí)現(xiàn)軌道交通車輛關(guān)鍵設(shè)備及特殊部件的預(yù)防性維修。

三、城市軌道交通車輛智能檢修系統(tǒng)的組成

（一）智能檢修機(jī)器人

采用智能檢修機(jī)器人對(duì)城市軌道交通車輛進(jìn)行檢修的過程中，可以借助機(jī)器人視覺技術(shù)、控制技術(shù)等先進(jìn)的算法模塊，對(duì)車輛在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的情況下的整體數(shù)據(jù)開展模塊錄入。采用該方法進(jìn)行車輛檢修中，最核心的技術(shù)便是借助智能檢修機(jī)器人上的拍攝設(shè)備及圖像處理算法技術(shù)，在維修中通過拍攝車底、車身、車側(cè)等各區(qū)域的高清圖像，分析圖像中車輛的異常狀態(tài)，從而降低車輛檢修過程中的人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高車輛的檢修效率。在使用智能檢修機(jī)器人對(duì)車輛車底區(qū)域進(jìn)行檢修時(shí)，可以通過機(jī)器人設(shè)備中的線掃相機(jī)與面陣相機(jī)，對(duì)車輛車底進(jìn)行定位，并采集車底下方的各設(shè)備圖像。同時(shí)再應(yīng)用輪軸編碼器還可以保證在采集圖像過程中，不會(huì)發(fā)生異常抖動(dòng)，這樣智能檢修機(jī)器人便可以快速識(shí)別車底的故障點(diǎn)，判斷故障區(qū)域出現(xiàn)故障的具體等級(jí)，并引導(dǎo)維修人員使用相對(duì)應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行檢修，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速診斷、快速報(bào)警、快速維修等目標(biāo)，提高軌道交通車輛的檢修效率。

（二）走行部智能檢測(cè)

在城市軌道交通車輛智能檢修系統(tǒng)中，所采用的走行部智能檢測(cè)系統(tǒng)主要安裝在車輛的入庫線上，該系統(tǒng)可以在車輛不停車的狀態(tài)下，完成對(duì)車輛的自動(dòng)檢測(cè)。在檢修過程中通過對(duì)走行部上方車輛及閘片區(qū)域拍攝高清圖片，并自動(dòng)監(jiān)控走行部在運(yùn)行過程中的異常狀態(tài)，通過應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)就可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)車輛走行部及閘片區(qū)域的異物或關(guān)鍵部件缺失、變形等問題。走行部智能檢測(cè)系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，最核心的技術(shù)便是采用圖像采集及數(shù)字分析處理算法，對(duì)車輛速度不均勻引起的圖像縱向、橫向畸變和車體上下共振引起的圖片模糊進(jìn)行處理，保證檢測(cè)裝置可以正常判斷圖片中的車輛異?，F(xiàn)象。

（三）車輛智能檢修規(guī)劃布局

車輛智能檢修系統(tǒng)在布局過程中，需要采用360 度全方位的視覺檢測(cè)裝置對(duì)軌道交通車輛上方的關(guān)鍵部位進(jìn)行常規(guī)測(cè)距，并對(duì)軌道交通車輛中的可視部位圖像開展自動(dòng)監(jiān)測(cè)，其中主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容有車輛設(shè)備的螺母松動(dòng)或丟失、車輛設(shè)備中各類管線的脫落、車輛設(shè)備內(nèi)是否有異物侵入、車輛牽引電動(dòng)機(jī)齒輪箱是否脫落等，并在檢測(cè)過程中可以判斷車輛的異常狀態(tài)及時(shí)自動(dòng)報(bào)警提示檢修人員。此外在對(duì)車輛的車輪部位進(jìn)行檢修的過程中，可以借助激光檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)車輪踏面輪廓、直徑、內(nèi)側(cè)距等進(jìn)行快速測(cè)量，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)對(duì)軌道交通輪軌的接觸關(guān)系和接觸摩擦因素進(jìn)行分析，判斷車輛在運(yùn)行過程中是否可以保持穩(wěn)定狀態(tài)，提高車輛在運(yùn)行過程中的安全性。

（四）智能專家診斷系統(tǒng)

在城市軌道交通車輛檢修系統(tǒng)中所應(yīng)用的智能專家診斷系統(tǒng)，主要是借助車載狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)車輛運(yùn)行過程中的狀態(tài)實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該設(shè)備可以在第一時(shí)間對(duì)車輛的異常狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)通過分析車輛在運(yùn)行過程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，并借此搭建數(shù)據(jù)分析模型，從而判斷車輛關(guān)鍵部位可能會(huì)出現(xiàn)故障的概率，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的自動(dòng)化健康管理。同時(shí)該系統(tǒng)還可以對(duì)同一架次不同車輛在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)入，并借助無監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)所錄入的數(shù)據(jù)開展異常檢測(cè)，判斷不同車輛在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)區(qū)別，該檢測(cè)結(jié)果便可以作為車輛故障判定的主要參照物。

四、結(jié)束語

隨著我國城市信息化程度的逐漸提高，城市軌道交通運(yùn)維系統(tǒng)在發(fā)展中必然會(huì)引入信息化技術(shù)，并依托大數(shù)據(jù)中心結(jié)合軌道交通車輛的設(shè)備履歷數(shù)據(jù)，判斷車輛在運(yùn)行過程中可能會(huì)發(fā)生故障的概率及規(guī)律，在車輛檢修過程中完成分級(jí)預(yù)警和故障預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道交通車輛現(xiàn)場(chǎng)維修作業(yè)的智能化管理，提高車輛在運(yùn)行中的安全性。