軌道交通智能運(yùn)維與創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)

周志林

（南寧軌道交通集團(tuán)有限責(zé)任公司運(yùn)營(yíng)分公司，廣西南寧 530000）

1 軌道交通概述

1.1 軌道交通分類以及特點(diǎn)

1.1.1 分類

結(jié)合我國(guó)軌道交通發(fā)展歷史，鐵路從傳統(tǒng)低速客運(yùn)的單一運(yùn)行模式，發(fā)展成為高速鐵路、快速鐵路和普通鐵路等軌道交通方式。城市軌道交通在傳統(tǒng)軌道車輛基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷更新，涉及地鐵、輕軌、磁懸浮列車和軌道電車等。同時(shí)，一些國(guó)家現(xiàn)階段都在研發(fā)高速軌道交通，科學(xué)選用新的能源和先進(jìn)驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)城市軌道交通的發(fā)展，提升城市的發(fā)展速度[1]。

1.1.2 特點(diǎn)

軌道交通運(yùn)輸具有運(yùn)輸規(guī)模大、安全、穩(wěn)定、速度快、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，在我國(guó)城市交通運(yùn)輸行業(yè)當(dāng)中，已經(jīng)從單一運(yùn)輸能源消耗、資源浪費(fèi)、環(huán)境質(zhì)量影響等相關(guān)方面進(jìn)行深入了解和分析，其中軌道交通占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

與此同時(shí)，軌道交通線路運(yùn)行有自身特定線路，再加上范圍廣、成本投入量大，周期應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，對(duì)專業(yè)技術(shù)提出了更高的要求，對(duì)運(yùn)行人員的綜合素質(zhì)和安全也會(huì)格外重視。

1.2 系統(tǒng)裝備和設(shè)施構(gòu)建

軌道交通行業(yè)系統(tǒng)裝備和基礎(chǔ)設(shè)備構(gòu)建體系規(guī)模較大，應(yīng)用技術(shù)比較復(fù)雜。運(yùn)行車輛相關(guān)系統(tǒng)包含動(dòng)車組、機(jī)車車輛、供電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、屏蔽門、軌道線路等。車站服務(wù)相關(guān)系統(tǒng)包括自動(dòng)售票檢票系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境控制、隧道通風(fēng)系統(tǒng)、給排水以及消防系統(tǒng)、安防保護(hù)裝置等?；A(chǔ)設(shè)施包含橋梁、隧道、車站、機(jī)車車輛和設(shè)備維護(hù)維修、工程施工安裝設(shè)施等。

2 城市軌道交通車輛智能運(yùn)維系統(tǒng)功能

2.1 智能檢修系統(tǒng)

2.1.1 檢修機(jī)器人

檢修機(jī)器人主要將機(jī)器人技術(shù)、控制技術(shù)、先進(jìn)計(jì)算法等進(jìn)行相互運(yùn)用，在車輛運(yùn)行過(guò)程中可以通過(guò)側(cè)面和車底利用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種形式搜集相關(guān)資源，借助專業(yè)圖像處理技術(shù)加強(qiáng)對(duì)其采取全面控制和處理，精準(zhǔn)診斷出對(duì)象車輛是否出現(xiàn)異常現(xiàn)象。車輛底部定位模式具體涵蓋兩部分，一種是面部診斷設(shè)備，目的是運(yùn)用車底設(shè)備加強(qiáng)定位功能。二是線掃相機(jī)，主要作用于車底設(shè)備，大規(guī)模收集圖像。要想確保收集質(zhì)量，工作人員通過(guò)設(shè)定齒輪編碼器，降低設(shè)備收集圖像出現(xiàn)的畫(huà)質(zhì)不清晰等問(wèn)題。

2.1.2 走行部檢測(cè)

走行部檢測(cè)安裝位置在車庫(kù)標(biāo)記處，利用不停車檢測(cè)的方式在車輛運(yùn)輸中自主采集走行部信息，充分檢測(cè)出其是否存在隱患。走行部檢測(cè)裝置主要功能是當(dāng)車輛通過(guò)標(biāo)記處時(shí)會(huì)利用速度不規(guī)律等促使車體整體引發(fā)車輛變化，借助采集圖像和系統(tǒng)解決算法精準(zhǔn)診斷當(dāng)前車輛運(yùn)行情況，有助于軌道交通安全、可靠。

2.2 智能管理系統(tǒng)

2.2.1 車輛狀態(tài)管理

軌道交通車輛已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)行到固定階段，智能運(yùn)維系統(tǒng)需要借助自身定位裝置對(duì)車輛運(yùn)作情況展開(kāi)動(dòng)態(tài)檢測(cè)功能，科學(xué)利用自動(dòng)定位裝置推動(dòng)車輛精準(zhǔn)停留到對(duì)應(yīng)軌道，還能為有關(guān)人員提供相應(yīng)數(shù)據(jù)，例如車輛故障、異常狀態(tài)等。除此之外，車輛狀態(tài)管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)規(guī)律預(yù)算法對(duì)軌道內(nèi)的車輛情況進(jìn)行整體檢測(cè)，診斷其是否達(dá)到規(guī)定要求，從而做出相應(yīng)的正確指令，滿足車輛安全管理標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2.2.2 運(yùn)營(yíng)規(guī)劃管理

智能運(yùn)維系統(tǒng)需要按照當(dāng)前車輛情況、軌道位置、檢修計(jì)劃、運(yùn)行里程等科學(xué)構(gòu)建數(shù)字化管理模型，依靠很多影響因素產(chǎn)生的數(shù)值，科學(xué)規(guī)劃車輛運(yùn)行自主排序方案。另外，調(diào)度人員會(huì)按照軌道交通運(yùn)作情況對(duì)運(yùn)行規(guī)劃進(jìn)行合理優(yōu)化，如果出現(xiàn)收回軌道交通車輛問(wèn)題，調(diào)度人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)改動(dòng)車輛運(yùn)行方向，確保系統(tǒng)模型按照車輛調(diào)度狀況主動(dòng)升級(jí)運(yùn)行內(nèi)容，提高運(yùn)行管理水平。

2.2.3 車輛定位管理

定位管理是智能運(yùn)維系統(tǒng)運(yùn)用最為廣泛的功能之一，系統(tǒng)控制功能會(huì)借助車輛運(yùn)行定位裝置和寬帶定位功能精準(zhǔn)定位車輛，便于控制中心實(shí)時(shí)查看。除此之外，工作人員必須嚴(yán)格佩戴安全帽，通過(guò)定位設(shè)備展開(kāi)通信工作，智能系統(tǒng)會(huì)利用定位功能準(zhǔn)確掌握實(shí)際位置。

2.2.4 智能移動(dòng)終端

工作人員經(jīng)常會(huì)手握終端設(shè)備填寫(xiě)維修表格，例如送電維修申請(qǐng)、物品借用申請(qǐng)等。工作人員借助二維碼掃描的方式填寫(xiě)檢修表格，能有效提高維修工作效率。

與此同時(shí)，工作人員在匯報(bào)車輛問(wèn)題時(shí)可以選用移動(dòng)終端設(shè)備對(duì)車輛問(wèn)題位置進(jìn)行具體拍照，也可以利用視頻的方式匯報(bào)問(wèn)題，方便相關(guān)人員進(jìn)入智能運(yùn)維系統(tǒng)找尋車輛整體情況，增強(qiáng)工作效率和質(zhì)量，保障檢修工作更加完善。

3 城市軌道交通智能運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用存在的故障

3.1 車門機(jī)械系統(tǒng)常見(jiàn)故障

3.1.1 機(jī)械干擾

機(jī)械干擾主要是門板處于應(yīng)用狀態(tài)下，與門框保護(hù)板或者是門機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生機(jī)械式干擾行為，具體原因是門罩板安裝或者是車門設(shè)備改動(dòng)不合理，此類問(wèn)題在新車輛調(diào)試、運(yùn)行剛開(kāi)始期間容易產(chǎn)生。

3.1.2 機(jī)械尺寸變動(dòng)

車輛在行駛過(guò)程中，由于客流量過(guò)大，再加上車身阻礙程度降低，導(dǎo)致車門相關(guān)部件與車身結(jié)構(gòu)不符，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變動(dòng)、車門打開(kāi)或者是關(guān)閉不到位問(wèn)題。

3.1.3 緊固件松動(dòng)

車輛在運(yùn)行過(guò)程中，由于震動(dòng)沖擊性過(guò)大，再加上長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致緊固件不緊固，車門尺寸和結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)明顯變動(dòng)，從而出現(xiàn)車門故障。

3.1.4 部件裂縫、折斷

在軌道車輛運(yùn)行過(guò)程中，車門會(huì)出現(xiàn)頻繁開(kāi)關(guān)現(xiàn)象，甚至因受力不均衡、材料質(zhì)量、設(shè)計(jì)漏洞以及安裝不合理等造成部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂痕、折斷現(xiàn)象，對(duì)乘客安全帶來(lái)安全威脅。

3.1.5 車門電機(jī)皮帶斷裂

車輛在行駛一段時(shí)間后，車門電機(jī)皮帶會(huì)出現(xiàn)不牢固現(xiàn)象，甚至還會(huì)出現(xiàn)皮帶松弛、斷裂問(wèn)題，以至于車輛開(kāi)關(guān)門不能保持緊固狀態(tài)，促使車門電機(jī)無(wú)法發(fā)揮作用?，F(xiàn)階段，車門皮帶會(huì)選用內(nèi)襯擴(kuò)張鋼絲，可以充分體現(xiàn)出較強(qiáng)的抗疲勞效果。皮帶正式安裝完整后會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)張力，利用驅(qū)動(dòng)機(jī)器配備的皮帶滿足張力標(biāo)準(zhǔn)，如果皮帶表層出現(xiàn)裂縫、斷裂現(xiàn)象，必須通知維修人員及時(shí)更換，避免后期使用造成安全事故。

3.2 轉(zhuǎn)向架的常見(jiàn)故障

3.2.1 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)裂痕

轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)主要選用焊接方式，但因?yàn)楹附庸に?、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和適應(yīng)環(huán)境等，很容易在轉(zhuǎn)角處、焊接位置出現(xiàn)較強(qiáng)受力，在承載負(fù)荷下出現(xiàn)裂縫，裂縫位置主要集中在焊接處、電機(jī)吊座等部位。所以，在日常檢查轉(zhuǎn)向架電機(jī)吊座等方面應(yīng)當(dāng)對(duì)其加大關(guān)注，如果出現(xiàn)問(wèn)題必須選擇相應(yīng)處理措施。在實(shí)際應(yīng)用中，一旦外部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)選用針對(duì)性解決方式，避免影響車輛后期使用。

3.2.2 軸箱異常噪音

車輛在正常行駛過(guò)程中軸箱出現(xiàn)異常噪音，主要原因是因?yàn)檩S箱內(nèi)部缺少潤(rùn)滑劑，導(dǎo)致軸箱轉(zhuǎn)動(dòng)部件相互碰撞的結(jié)果。另外，由于軸承部位過(guò)度損壞，促使軸承不能正常工作，也可能出現(xiàn)明顯噪音問(wèn)題。這一情況的發(fā)生會(huì)隱藏很大安全隱患，必須及時(shí)找出問(wèn)題出現(xiàn)的成因，充分做好有效處理工作，避免阻礙車輛行駛。

4 軌道交通智能運(yùn)維體系構(gòu)建

4.1 智能維修工作

軌道交通系統(tǒng)會(huì)涉及動(dòng)態(tài)和靜態(tài)融合的運(yùn)作體系，系統(tǒng)在內(nèi)部環(huán)境下收集信息過(guò)程中，必須借助很多集成技術(shù)保障內(nèi)部信息采集的準(zhǔn)確性，比如將外部傳感器作為主要信息采集設(shè)備，不僅可以對(duì)車輛動(dòng)態(tài)和靜態(tài)情況進(jìn)行精確診斷，還能精準(zhǔn)定位出車輛內(nèi)部和底部運(yùn)作情況，利用不同層面技術(shù)，多方位分析車輛運(yùn)行狀況。

與此同時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注車輛運(yùn)作抖動(dòng)情況，當(dāng)車輛外部出現(xiàn)信息采集內(nèi)容時(shí)，必須重點(diǎn)關(guān)注主要信息實(shí)際位置，能夠在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以發(fā)揮內(nèi)部傳感器功能，有效傳遞信息，保障數(shù)據(jù)庫(kù)資源整合完善。從技術(shù)特點(diǎn)角度分析，智能檢修體系以面陣相機(jī)為主，深入測(cè)定內(nèi)部信息，通過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算方法、模糊控制方法等，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的信息采取動(dòng)態(tài)化管理，經(jīng)過(guò)細(xì)致篩查和整合傳送到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，通過(guò)依次對(duì)比，切實(shí)診斷出當(dāng)前設(shè)備是否達(dá)到當(dāng)前部件運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 監(jiān)控設(shè)備集成管理

第一，利用監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行再次創(chuàng)新和研發(fā)，構(gòu)建成相應(yīng)BIM 數(shù)字模型，進(jìn)入到監(jiān)控模型之后準(zhǔn)確查看監(jiān)控畫(huà)面。第二，依靠監(jiān)控設(shè)備觀察不同車輛運(yùn)行情況，將不同設(shè)備標(biāo)注成對(duì)應(yīng)顏色，一旦設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題可以立即發(fā)出維修警報(bào)，提醒有關(guān)人員進(jìn)行維修。第三，科學(xué)借助搜索設(shè)備類型、編號(hào)的方式，仔細(xì)觀察設(shè)備內(nèi)部信息內(nèi)容。第四，設(shè)備模型實(shí)現(xiàn)有效旋轉(zhuǎn)，為相關(guān)人員檢查問(wèn)題提供諸多便利，同時(shí)還能準(zhǔn)確找出故障出現(xiàn)的具體位置。第五，利用相同安全權(quán)限確定技術(shù)，有助于操作人員實(shí)現(xiàn)全面管控，加強(qiáng)管理動(dòng)態(tài)進(jìn)展。第六，充分構(gòu)建成樹(shù)形結(jié)果搜索形式，仔細(xì)檢查設(shè)備完整層次結(jié)構(gòu)，幫助用戶能夠快速找出所需數(shù)據(jù)。

4.3 平臺(tái)構(gòu)架

構(gòu)建成智能運(yùn)維數(shù)字化平臺(tái)需要重點(diǎn)銜接、分析數(shù)據(jù)，組建成基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從不同角度儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，同時(shí)深入發(fā)掘數(shù)據(jù)。數(shù)字化平臺(tái)構(gòu)架會(huì)由IaaS 層、PaaS層、SaaS 層，每個(gè)層級(jí)運(yùn)行都要保持密切協(xié)助關(guān)系，全面落實(shí)到數(shù)據(jù)產(chǎn)生、集中、分析和運(yùn)用等方面。技術(shù)構(gòu)架包含安全運(yùn)維體系，主要適用于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)處理流程，為有關(guān)人員提供可靠、穩(wěn)定訪問(wèn)權(quán)限。

4.4 走行檢測(cè)工序

當(dāng)車輛在行駛中進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)須車輛保持靜止?fàn)顟B(tài)，可以在軌道和車輛外部安裝檢測(cè)部件，為車輛運(yùn)行采集準(zhǔn)確信息，這一系統(tǒng)的設(shè)定，有效提高車輛行駛情況，具有較強(qiáng)準(zhǔn)確性，通過(guò)依靠數(shù)字處理技術(shù)，采取精準(zhǔn)圖像分析方式，能夠在車輛運(yùn)行過(guò)程中第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)車輛異常情況，獲取數(shù)據(jù)庫(kù)模型實(shí)時(shí)定位，利用關(guān)鍵部件進(jìn)行整體檢測(cè)，有助于發(fā)現(xiàn)車輛部件變形問(wèn)題。根據(jù)當(dāng)前走行檢測(cè)工序體系來(lái)說(shuō)，具體選用圖像收集法、準(zhǔn)確計(jì)算法，對(duì)車輛行駛情況展現(xiàn)出特殊數(shù)據(jù)，同時(shí)還要和當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)相互比對(duì)，一旦二者數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異，便會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

5 軌道交通技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)

5.1 國(guó)家軌道交通技術(shù)創(chuàng)新框架

隨著我國(guó)社會(huì)迅速發(fā)展，城市建設(shè)也在快速進(jìn)步，也為科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新提供了豐富的研發(fā)空間，作為新時(shí)代發(fā)展支撐點(diǎn)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)不斷提升。現(xiàn)階段，新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)正處于上升發(fā)展趨勢(shì)，科學(xué)技術(shù)成為增長(zhǎng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的主要支撐力。

我國(guó)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間研發(fā)，使軌道交通行業(yè)有了國(guó)家級(jí)軌道交通技術(shù)創(chuàng)新框架，將現(xiàn)代軌道交通實(shí)驗(yàn)室作為專業(yè)性強(qiáng)、涉及內(nèi)容多的國(guó)家級(jí)研發(fā)機(jī)構(gòu)，從“十二五”開(kāi)始，我國(guó)相關(guān)政府部門開(kāi)始提出城市軌道交通創(chuàng)新平臺(tái)，積極開(kāi)展相關(guān)組織活動(dòng)。因此，結(jié)合相關(guān)部門審批意見(jiàn)，根據(jù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室共同成立相關(guān)公司，將創(chuàng)新平臺(tái)拓展到有關(guān)行業(yè)范疇內(nèi)?，F(xiàn)階段，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都在重點(diǎn)研發(fā)軌道交通建設(shè)平臺(tái)和智能運(yùn)維項(xiàng)目，有效提升我國(guó)軌道交通技術(shù)創(chuàng)新能力。

5.2 城市軌道交通安全與運(yùn)維保障國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室

隨著社會(huì)不斷發(fā)展，很多一線城市的交通企業(yè)也開(kāi)始逐漸申請(qǐng)“城市軌道交通系統(tǒng)安全保障國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室”，近年來(lái)，也取得了很多成果，使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際頂尖技術(shù)。

城市軌道交通系統(tǒng)安全保障國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室智能運(yùn)維管理平臺(tái)，主要作用為在線監(jiān)測(cè)和離線監(jiān)測(cè)、實(shí)景驗(yàn)證和仿真分析、數(shù)據(jù)發(fā)掘和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

現(xiàn)階段，我國(guó)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)始實(shí)行新的研發(fā)模式，積極整改全部產(chǎn)業(yè)，將所有成果實(shí)行對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換，并且銷售這一產(chǎn)品。在以后幾年內(nèi)，有可能會(huì)轉(zhuǎn)化為大量市場(chǎng)銷售份額，大幅度提高產(chǎn)品銷售效率?，F(xiàn)在有很多一線城市已經(jīng)開(kāi)啟軌道交通車輛智能運(yùn)維國(guó)家工程項(xiàng)目，這一項(xiàng)目的正式實(shí)施，與未來(lái)技術(shù)體系以及經(jīng)營(yíng)組織管理制度形成直接關(guān)聯(lián)，強(qiáng)化城市軌道交通行業(yè)創(chuàng)新思維，增強(qiáng)車輛運(yùn)行速度，推動(dòng)企業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

6 結(jié)語(yǔ)

軌道交通系統(tǒng)的運(yùn)行模式，主要依靠信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)以及傳感技術(shù)，利用系統(tǒng)與車輛設(shè)備相互協(xié)助實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，充分規(guī)范系統(tǒng)運(yùn)行性質(zhì)。為了全面提升系統(tǒng)運(yùn)作效率，必須對(duì)技術(shù)、系統(tǒng)、設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，科學(xué)采用針對(duì)性運(yùn)維方法，確保軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定。