智能運(yùn)維系統(tǒng)在車輛檢修業(yè)務(wù)中的優(yōu)化及應(yīng)用分析

趙立新

（上海電氣集團(tuán)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(yè)得到了迅猛的發(fā)展，國家在現(xiàn)代化軌道交通建設(shè)方面加大了扶持力度，當(dāng)前地鐵車輛中已經(jīng)配置了智能運(yùn)維系統(tǒng)，能夠幫助車輛管理人員進(jìn)行日常的維護(hù)與檢修。在智能運(yùn)維系統(tǒng)基礎(chǔ)上，當(dāng)前已經(jīng)研發(fā)出了軌道車輛智能檢修系統(tǒng)，并結(jié)合了機(jī)器人技術(shù)、機(jī)械視覺技術(shù)與列車仿真模擬技術(shù)等，可以對車輛的內(nèi)部外部進(jìn)行全方位的自動檢測，以提升地鐵車輛運(yùn)行與維護(hù)的效率。

1 智能運(yùn)維系統(tǒng)功能需求

智能運(yùn)維系統(tǒng)要提升地鐵計(jì)劃編制的效果，保證編制計(jì)劃能夠有效展開，當(dāng)遇到突發(fā)狀況無法進(jìn)行車輛檢修時，能夠在最短的時間內(nèi)得到反饋并更換相應(yīng)零件，解決車輛出現(xiàn)的問題。全方位地監(jiān)控檢修物料。在檢修過程中，設(shè)置車輛標(biāo)識牌與檢修物料標(biāo)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(yùn)用智能管控系統(tǒng)，能夠自動地記錄檢修過程中出現(xiàn)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)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(zhì)量，保證檢修質(zhì)量達(dá)標(biāo)。在車輛智能管控系統(tǒng)中構(gòu)建故障儲備庫，記錄車輛的制造商以及車輛的運(yùn)行時間。智能運(yùn)維系統(tǒng)中也包含了計(jì)算機(jī)圖形模擬系統(tǒng)，基于多媒體技術(shù)保證車輛檢修時的零部件與原部件質(zhì)量相一致，禁止在開關(guān)未隔離的狀態(tài)下檢修，禁止閉合隔離開關(guān)。除此之外，智能運(yùn)維系統(tǒng)不可以在車輛帶電時進(jìn)行檢修[1]。

2 智能運(yùn)維系統(tǒng)組成

車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)是在車輛智能運(yùn)維平臺上，集成了車輛在線檢測、機(jī)器人檢測、智能專家分析等系統(tǒng)，通過4G/5G 通信技術(shù)，將地鐵車輛與設(shè)備檢測設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)，實(shí)時地監(jiān)控車輛各個關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀態(tài)，以保證車輛時刻處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智慧化的車輛運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)診斷[2]。

2.1 車輛智能在線檢測

在車輛的關(guān)鍵部件上放置大量的傳感器，實(shí)時地監(jiān)測車輛的牽引制動系統(tǒng)、車門系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、受電弓系統(tǒng)等，通過5G 通信技術(shù)能夠?qū)⑹占降臄?shù)據(jù)及時地上傳到智能運(yùn)維平臺中。智能運(yùn)維系統(tǒng)會對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估與診斷，當(dāng)檢測出故障或異常數(shù)據(jù)時，能夠進(jìn)行定位報(bào)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(lián)系，并提供維護(hù)與救援支持[3]。

2.2 機(jī)器人檢修技術(shù)

當(dāng)前地鐵車輛檢修人員通常是通過目測或耳聽的方式來進(jìn)行車輛檢修任務(wù)，由于檢修人員技術(shù)經(jīng)驗(yàn)上的差異，在車輛檢修中有可能出現(xiàn)誤判，進(jìn)而影響車輛的整體檢修效果。車輛檢修人員的自身狀態(tài)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(jìn)而造成隱患。為了有效地解決這一問題，當(dāng)前在車輛檢修中已經(jīng)大量地應(yīng)用機(jī)器人來替代傳統(tǒng)的人工，機(jī)器人能夠代替人工完成一些經(jīng)驗(yàn)性、復(fù)雜性、重復(fù)性的檢修任務(wù)[4]。

2.3 走行部預(yù)警系統(tǒng)

在走行部檢測系統(tǒng)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(shù)等檢測車輛的轉(zhuǎn)向架等部件。走行部動態(tài)預(yù)警系統(tǒng)能夠自動識別列車號，監(jiān)測車輛運(yùn)行速度，并在線診斷路面擦傷溝槽等故障，及時地聯(lián)系駕駛員與管理人員，對車輛進(jìn)行維修。

2.4 車輛智能機(jī)器人巡檢

在地鐵車輛的日檢、周檢中，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用了車輛智能機(jī)器人進(jìn)行巡檢。巡檢機(jī)器人中集成了導(dǎo)航定位、雙目成像、全向輪驅(qū)動與深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，同時多個機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)同步作業(yè)，借助機(jī)械手臂與安裝在機(jī)械手臂上的光學(xué)相機(jī)，能夠收集車輛各個關(guān)鍵部件上的數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相比，智能機(jī)器人檢修車輛更加便捷，通過收集車底數(shù)據(jù)能夠自動地分析車輛底部是否存在故障，自動生成隱患點(diǎn)報(bào)表并交付給管理人員。與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相對比，應(yīng)用智能巡檢機(jī)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(shí)現(xiàn)檢修的規(guī)范化與高效化。同時，巡檢機(jī)器人所收集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)的人工檢修方式，檢修與記錄的效率都較低，并且分析數(shù)據(jù)時較為復(fù)雜?；谥悄苓\(yùn)維系統(tǒng)下，針對不同的部件進(jìn)行檢測，通過大數(shù)據(jù)分析，能夠傳輸受電弓磨損數(shù)據(jù)，實(shí)時地控制檢修過程。當(dāng)磨損到限時，及時發(fā)出預(yù)警提示。同時，也能分析故障產(chǎn)生的深層次原因，提升車輛運(yùn)營維護(hù)管理的安全性與穩(wěn)定性。

2.6 微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)

微機(jī)防誤閉鎖系統(tǒng)是由通信配置器、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、操作專家系統(tǒng)與智能語音系統(tǒng)所構(gòu)成的。在智能運(yùn)維系統(tǒng)中，通過通信配置器實(shí)時地傳輸檢修操作中所形成的數(shù)據(jù)；通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫校對車輛設(shè)備的維護(hù)內(nèi)容，同時也能夠繪制與修改圖形；在車輛運(yùn)維系統(tǒng)中的操作專家系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地顯示檢修數(shù)據(jù)并打印，將其儲存到數(shù)據(jù)庫中或進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)儲存容量達(dá)到上限時，可以刪除沒有價值的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分級權(quán)限管理；智能語音系統(tǒng)能夠?yàn)闄z修人員提供檢修流程的語音播報(bào)，同時當(dāng)檢修人員出現(xiàn)錯誤操作時，能夠給出專業(yè)的錯誤提示。

3 車輛智能檢修

我國的軌道交通正在朝著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，部分地鐵公司為了提升車輛信息化管理的效率，紛紛構(gòu)建了車輛智能專家支持平臺，其中集成了車輛無線數(shù)據(jù)傳輸、移動點(diǎn)巡檢系統(tǒng)、在線鷹眼檢修可視化系統(tǒng)與預(yù)警系統(tǒng)等，為車輛的正常運(yùn)營提供安全保障。通過不斷地積累車輛運(yùn)行所形成的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人與車輛的溝通，車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)就是在這一背景下構(gòu)建而成的。智能運(yùn)營系統(tǒng)通常是由控制中心與圖像收集兩部分構(gòu)成的，控制中心整理收集到的圖像，并對整個工作流程進(jìn)行調(diào)度。當(dāng)車輛入庫進(jìn)行檢修時，首先由圖像數(shù)據(jù)機(jī)器人進(jìn)行自檢，機(jī)器人會對車輛的底部進(jìn)行圖像探測，收集車底的圖片。機(jī)器人在車尾位置伸出機(jī)械手臂并逆向行駛，在轉(zhuǎn)向架處發(fā)出激光定位，機(jī)械臂會進(jìn)入轉(zhuǎn)向架與車輛底部的狹窄空間內(nèi)，收集車輛關(guān)鍵部位的圖片信息；在機(jī)械手臂收集圖片的過程中，機(jī)器人會開啟面陣相機(jī)對底部進(jìn)行高清攝影。與傳統(tǒng)的人工檢測相對比，智能運(yùn)營系統(tǒng)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(dāng)前一些專業(yè)機(jī)器人研發(fā)單位，已經(jīng)研制出專用于列車檢修的機(jī)器人，在使用機(jī)器人進(jìn)行檢修時，能夠?qū)⑹占降男畔?shí)時地反饋到控制中心，當(dāng)完成信息收集之后會自動地返回至初始位置并關(guān)機(jī)。車輛檢修機(jī)器人中集成了機(jī)械臂、機(jī)械視覺、全自動智能分析與圖像識別等技術(shù)，能夠?qū)α熊囘M(jìn)行仿真模擬檢測，以人工檢測的方式，對列車的底部、轉(zhuǎn)向架與人工難以檢測到的部位進(jìn)行全方位檢測，有效地解決了傳統(tǒng)人工檢測中存在的漏檢問題。智能運(yùn)維系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地尋找檢測目標(biāo)，定位準(zhǔn)確度能夠達(dá)到0.05mm。在軌道車輛檢修中，應(yīng)用智能巡檢機(jī)器人能夠極大地縮短車輛檢修時間，降低維護(hù)人員的工作強(qiáng)度，同時也能夠提高車輛檢修效率。由此可見，智能運(yùn)維系統(tǒng)與機(jī)器人技術(shù)在車輛檢修業(yè)務(wù)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

4 智能運(yùn)維系統(tǒng)在車輛檢修中應(yīng)用的拓展性

智能運(yùn)維系統(tǒng)中能夠集成不同的設(shè)備，從而對設(shè)備進(jìn)行全方位的監(jiān)控與檢修。在地鐵車輛運(yùn)營中存在著大量安全隱患，因此保證地鐵車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性是非常重要的。對車輛進(jìn)行及時檢修是實(shí)現(xiàn)地鐵車輛運(yùn)行安全的重要措施。在車輛檢修中，應(yīng)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(yùn)營系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)關(guān)鍵部件的精準(zhǔn)檢測。智能運(yùn)營系統(tǒng)也會自動地記錄檢測過程與各項(xiàng)數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異?；蚬收蠑?shù)據(jù)時，會自動預(yù)警，并提醒維護(hù)人員，維護(hù)人員可以根據(jù)報(bào)警級別與故障成因定位對車輛進(jìn)行進(jìn)一步的檢修。

5 結(jié)語

在車輛檢修中應(yīng)用智能運(yùn)維系統(tǒng)，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(yīng)用智能運(yùn)維系統(tǒng)，管理人員能夠隨時地掌控每一輛車的運(yùn)行狀態(tài)，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(shù)據(jù)對車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，從而形成車輛維護(hù)策略，降低車輛維護(hù)成本。與此同時，智能運(yùn)維系統(tǒng)會伴隨著車輛維護(hù)的需求而不斷地升級優(yōu)化，不斷地?cái)U(kuò)展車輛檢測的范圍，提升車輛檢測的效率與質(zhì)量。