廣州地鐵一號線洗車機(jī)智能化改造

范寬

摘 要：一號線列車清洗機(jī)是用于地鐵列車外皮清洗的主要設(shè)備，目前主要采用人工現(xiàn)場值守操作的洗車模式，存在清洗效率低、智能化程度低等問題，因此通過對洗車機(jī)技術(shù)改造后實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能洗車。最終可實(shí)現(xiàn)降低人工成本，提高員工工時(shí)利用率。

關(guān)鍵詞：地鐵列車;清洗機(jī);智能化;車號識別;遠(yuǎn)程控制

0 引言

隨著軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，軌道交通各類應(yīng)用也朝著無人化、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。列車清洗機(jī)是地鐵車輛輔助檢修設(shè)備之一，本次研究主要對既有洗車機(jī)由人工操控模式改造為遠(yuǎn)程智能控制模式，實(shí)現(xiàn)洗車作業(yè)現(xiàn)場無人值守全自動(dòng)化[1]。

1 設(shè)備概況

1.1 一號線洗車機(jī)概況

一號線洗車機(jī)于1996年由德國WESUMAT公司設(shè)計(jì)制造，原設(shè)計(jì)為3組毛刷，用于清洗A1車;2008年洗車機(jī)大修由哈爾濱威克軌道交通技術(shù)開發(fā)有限公司進(jìn)行改造，增加了新車型對應(yīng)的3組毛刷，用于清洗A2/A3車。

一號線洗車作業(yè)模式為人工操控洗車機(jī)進(jìn)行自動(dòng)清洗作業(yè)，作業(yè)時(shí)間為上午8：30-11：30，晚上從18：30-00：30，每班作業(yè)人數(shù)為1人。

1.2 人工洗車作業(yè)流程

當(dāng)前洗車的運(yùn)行模式為洗車機(jī)控制室在洗車機(jī)現(xiàn)場，操作人員在現(xiàn)場開機(jī)試機(jī)，試機(jī)確認(rèn)洗車機(jī)設(shè)備正常后，反饋車輛段檢修調(diào)度可以洗車。檢修調(diào)度接收到可以洗車信號后，安排列車經(jīng)洗車線洗車。在洗車機(jī)洗車作業(yè)過程中，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，洗車機(jī)操作人員操作緊急停機(jī)，并聯(lián)系列車司機(jī)動(dòng)車駛離洗車區(qū)域。

1.3 人工洗車存在的問題

人工操作洗車機(jī)洗車存在以下問題：（1）需手動(dòng)選擇車型以控制不同邊刷對列車進(jìn)行清洗，人員存在誤操作的風(fēng)險(xiǎn);（2）洗車記錄均為人工記錄列車清洗數(shù)量，效率較低，不便于洗車數(shù)據(jù)分析;（3）洗車機(jī)不具備遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，檢修調(diào)度無法實(shí)時(shí)查看到設(shè)備狀態(tài)信息和報(bào)警信息。

2 改造的可行性

針對目前洗車機(jī)人工洗車存在的問題，擬對洗車機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造，改造設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制（車輛段DCC）、車號自動(dòng)識別、洗車自動(dòng)記錄等復(fù)雜邏輯功能。本次研究擬在現(xiàn)有洗車機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)上，通過加裝必要的控制設(shè)備、通訊設(shè)備及開發(fā)相應(yīng)軟件程序，實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。

3 改造方案

洗車機(jī)遠(yuǎn)程控制改造采取自主改造方式進(jìn)行，以安全可控、滿足操作需求為原則。改造后洗車機(jī)既有功能不發(fā)生變化。

3.1 洗車機(jī)加裝列車車號識別

一號線車輛車號識別系統(tǒng)主要采用RFID射頻識別技術(shù)，整套系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、車號識別天線、讀寫器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成;工作原理為電子標(biāo)簽進(jìn)入天線磁場后，若接收到讀寫器發(fā)出的特殊射頻信號，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，讀寫器讀取信息并解碼后，送至計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。

目前軌道交通專業(yè)采用的車號識別讀寫器采用串行通訊口（RS232）進(jìn)行指令發(fā)送及報(bào)文接收。由于PLC支持串口通訊，因此設(shè)計(jì)采用PLC作為上位機(jī)與車號裝置主機(jī)進(jìn)行通訊，通過編寫PLC程序，在洗車前發(fā)送指令給車號主機(jī)讓設(shè)備啟動(dòng)，過車后接收車號的報(bào)文并判斷車型，給出指令到洗車機(jī)PLC自動(dòng)選擇新舊車型。

車號識別裝置天線需安裝在洗車機(jī)區(qū)域前軌道中間來識別車號標(biāo)簽，同時(shí)需安裝車輪傳感器用于感應(yīng)來車給出來車信號。因此設(shè)計(jì)將車輪傳感器及車號天線安裝在西塱3道，車號主機(jī)安裝在站臺旁區(qū)域，如圖所示，通過網(wǎng)線將車號識別裝置與PLC連接，列車經(jīng)過洗車機(jī)前觸發(fā)車輪傳感器，車號識別裝置啟動(dòng)將車底的車號標(biāo)簽識別出來，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至洗車機(jī)PLC。

3.2 洗車機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于一號線洗車機(jī)房與車輛段DCC距離大約1 000米左右，一般無線和有線節(jié)點(diǎn)控制已無法滿足信號傳輸，所以本次改造重點(diǎn)是鋪設(shè)光纖電纜線，即采用以太網(wǎng)傳輸信號，針對控制信號傳輸方式、視頻信號傳輸方式進(jìn)行優(yōu)化。

PLC控制信號經(jīng)轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)后與監(jiān)控視頻信號一起，接入光纖收發(fā)器，兩者共用光纖傳輸線傳輸至DCC，從而實(shí)現(xiàn)DCC端遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控及控制。

3.3 洗車機(jī)遠(yuǎn)程控制

DCC控制端需具備故障報(bào)警及復(fù)位功能、急停功能、是否“正在洗車”顯示（紅色指示燈）、手動(dòng)/自動(dòng)操作。

DCC設(shè)置控制盒1個(gè)，且具備功能包括：（1）報(bào)警功能：洗車機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)蜂鳴器響起，“報(bào)警”指示燈亮;（2）急停功能：按下急停按鈕，洗車機(jī)停止工作，所有工位毛刷恢復(fù)原始位置，電客車可安全通過;（3）報(bào)警復(fù)位：按下報(bào)警接觸按鈕后，消除報(bào)警聲音;（4）狀態(tài)指示：每列車在洗車過程中“正在洗車”指示燈亮，每列車洗完“正在洗車”指示燈滅，保證DCC操作人員了解洗車機(jī)的狀態(tài)。

3.4 洗車機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件開發(fā)

通過組態(tài)軟件和數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行開發(fā)洗車機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控界面，監(jiān)控洗車機(jī)的狀態(tài)并可以遠(yuǎn)程控制洗車機(jī)自動(dòng)開關(guān)機(jī)，查詢導(dǎo)出洗車記錄報(bào)表等。遠(yuǎn)程控制端軟件通過TCP/IP 和控制系統(tǒng)PLC 通信，實(shí)現(xiàn)對洗車機(jī)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4 改造后效益分析

改造后可實(shí)現(xiàn)在DCC遠(yuǎn)程控制端操控洗車機(jī)，并通過視頻監(jiān)控掌握洗車機(jī)實(shí)際現(xiàn)場情況，洗車作業(yè)夠自動(dòng)完成，不再需要操作人員在控制室內(nèi)操控，洗車設(shè)備真正實(shí)現(xiàn)全動(dòng)洗車作業(yè)，只需要維護(hù)人員定期補(bǔ)充洗滌劑日常消耗品，大大降低操作人員數(shù)量，減輕操作人員工作量。

5 結(jié)語

隨著軌道交通智能化的發(fā)展，其相關(guān)配套設(shè)備也需要實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化管理模式，列車清洗機(jī)開展改造時(shí)重要的是其在應(yīng)用時(shí)能夠減少人工，降低維護(hù)量，節(jié)約能源，提升效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾朝峰，左小桂.關(guān)于?？跈C(jī)輛輪渡段動(dòng)車組洗車機(jī)遠(yuǎn)程控制的研究和應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2020（12）：77-73.