城市軌道交通智能維保解決方案分析

中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司 遼寧 大連 116000

目前全球已有75個(gè)國家地區(qū)開通城軌交通系統(tǒng)，我國40個(gè)城市開通運(yùn)營城軌交通，線網(wǎng)規(guī)模為全球第一，許多大城市在線網(wǎng)規(guī)?；A(chǔ)上變革傳統(tǒng)運(yùn)營管理模式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營。中國大陸地區(qū)有16座城軌交通系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營，我國城軌交通建設(shè)處于國際領(lǐng)先地位，但設(shè)備維保水平與日美等國家存在一定差距。隨著網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營范圍擴(kuò)大，軌道交通網(wǎng)絡(luò)化維護(hù)在發(fā)達(dá)城市軌道交通中得到應(yīng)用。城軌交通行業(yè)發(fā)展自90年代末起步，從一條線路延伸到片區(qū)運(yùn)營，車輛與基建設(shè)備維保是主要研究課題，如何提高車輛維修質(zhì)量，使管理現(xiàn)代化，精細(xì)化是行業(yè)人士追求的目標(biāo)。通過數(shù)據(jù)收集分析，減少資本占用，提高效率是通行的做法。

1 城軌交通車輛維?，F(xiàn)狀

城軌設(shè)備設(shè)施維保是運(yùn)營管理的重要環(huán)節(jié)，我國城軌常見設(shè)備維保模式包括自主與委外維保，城軌系統(tǒng)涉及設(shè)備眾多，以車輛維保為例，對其運(yùn)營維保模式調(diào)研分析。車輛維保勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢修技術(shù)要求專業(yè)性強(qiáng)，工作風(fēng)險(xiǎn)高。軌道專業(yè)技術(shù)性強(qiáng)，軌道車輛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為城軌交通車輛維保提出很高的要求。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)運(yùn)營單位多采用完全委外維保模式，利用委外單位技術(shù)力量減少運(yùn)營人員投入，但缺點(diǎn)是配備適量外委監(jiān)管人員，無法進(jìn)行自主技術(shù)人力培養(yǎng)[1]。委外維保模式在保證設(shè)備可靠性等方面存在安全風(fēng)險(xiǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，尋求適合城軌可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)安全維保模式，追求實(shí)現(xiàn)綜合效益最優(yōu)化意義重大。以科技為手段對傳統(tǒng)維保模式改進(jìn)，實(shí)施智能運(yùn)維合作維保模式非常必要。

2 智能化維保實(shí)現(xiàn)方式

隨著大數(shù)據(jù)，5G技術(shù)的發(fā)展，激光定位技術(shù)等人工智能實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有智能運(yùn)維方式在城軌交通車輛維保中應(yīng)用日益增多。主要體現(xiàn)在從軟件到硬件智能升級，將智能技術(shù)融入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，自動(dòng)上傳生產(chǎn)作業(yè)數(shù)據(jù)，提升企業(yè)生產(chǎn)效率。如在架大修車間采用DCS技術(shù)，將維修設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳送到設(shè)備運(yùn)維服務(wù)中心，節(jié)省錄入計(jì)算機(jī)時(shí)間，可在系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)架大修車間無人化生產(chǎn)。人工智能算法嵌入產(chǎn)品中，生產(chǎn)新智能產(chǎn)品。利用人工智能算法，為車輛維護(hù)提供精準(zhǔn)服務(wù)，通過數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合統(tǒng)計(jì)，提高日常維護(hù)實(shí)時(shí)監(jiān)測效率。

隨著我國城市化進(jìn)程加快，城軌交通通信質(zhì)量對軌道交通安全運(yùn)行產(chǎn)生很大影響，5G通信技術(shù)應(yīng)用對城軌交通通信系統(tǒng)發(fā)展具有重要意義。5G通信技術(shù)傳輸延遲低，應(yīng)用中具有很強(qiáng)抗干擾性，在人群密集處可得到大規(guī)模應(yīng)用，如地鐵中由于地下信號傳輸受到干擾，5G通信可以保證人們正常通信。應(yīng)用5G通信技術(shù)能將高鐵列車運(yùn)行狀態(tài)傳輸?shù)娇刂浦行?，確保列車運(yùn)行安全。在城軌交通車輛智能維保中應(yīng)用5G技術(shù)可以提高維修效率，5G通信技術(shù)應(yīng)用可以解決無線通信信號不穩(wěn)定的問題，確保城軌交通系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

狀態(tài)性維修是基于國內(nèi)主要城軌交通企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，參照鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立供電設(shè)備評判數(shù)據(jù)庫，通過運(yùn)行中數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)算法對采集數(shù)據(jù)計(jì)算得出評估結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對各類設(shè)備自動(dòng)預(yù)警等功能的設(shè)備運(yùn)檢。目的是減少人員到現(xiàn)場巡視次數(shù)，迅速排除故障，為各業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化提供有效的信息支撐平臺，提高設(shè)備運(yùn)維管理水平。目前技術(shù)在車輛設(shè)備加裝在線監(jiān)測裝置，搭建狀態(tài)評估系統(tǒng)為主的系統(tǒng)框架。系統(tǒng)采用集中管理的模式，分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由站級管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層組成。覆蓋范圍包括所有供電系統(tǒng)主要設(shè)備。

3 車輛智能化維保

城軌交通車輛維修工作分為車輛級與部件級，車輛級維修是單節(jié)車落車，覆蓋工作部分任務(wù)[2]。部件維修包括車輛11大系統(tǒng)拆解，組裝等。車輛結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)有維保模式將部件更換工作集中于車輛維修某特定作業(yè)周期，地鐵車輛維保分為日常維保與高級維修，現(xiàn)有制式有軌電車，自動(dòng)導(dǎo)向軌道系統(tǒng)等車型無統(tǒng)一維修周期標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 日常維保智能化

由于現(xiàn)有維修模式定期維修，導(dǎo)致工作任務(wù)不均衡，如何降低人員成本支出，成為城軌交通公司主要研究課題。城軌交通車輛日常維保作業(yè)覆蓋車輛壽命周期，設(shè)備耗資巨大，是持續(xù)耗時(shí)的工作。目前主流方向是提高檢修技能水平等方式，依托大數(shù)據(jù)，人工智能等技術(shù)提高檢修水平。城軌交通企業(yè)使用維修機(jī)器人進(jìn)行設(shè)備維保，通過圖像設(shè)備給出車下部件檢查記錄，針對作業(yè)中專項(xiàng)檢查，如軸承溫度檢查，車頂空調(diào)檢查等，可用激光定標(biāo)后拍攝，以更多維度對數(shù)據(jù)記錄，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)支撐。

城軌交通企業(yè)使用智能化技術(shù)，致力于增強(qiáng)數(shù)據(jù)可追溯性。近階段智能設(shè)備對車輛檢測無法擺脫技術(shù)人員甄別，但通過持續(xù)積累數(shù)據(jù)，進(jìn)入遺傳算法等高級算法，可提高診斷準(zhǔn)確度。建議城軌交通企業(yè)參考鋼鐵維保理念，以常年積累車輛數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)為列車制定修程，根據(jù)運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整維修周期。應(yīng)用于各系統(tǒng)部件產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 架大修智能化

城軌交通車輛架修為高級維修，以車輛部件壽命為依據(jù)，對車輛進(jìn)行解體，檢修、實(shí)驗(yàn)等工作。很多城軌交通企業(yè)將車輛主機(jī)廠精益生產(chǎn)理念引入架大修，避免物料管理混亂等問題。

車輛架大修涉及預(yù)檢、部件檢修等過程，采用靜態(tài)鋪開方式，導(dǎo)致難以形成節(jié)奏等問題?？蓪⑿蘩砹鞒谭譃樯象w修理與轉(zhuǎn)向架修理工藝路線。通過對車輛工藝分解，將架大修分解為多臺位，通過自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車將對應(yīng)臺位物料配送到臺位處智能物料箱。通過智能化手段對工具使用頻次進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，智能物料箱可用于車間消耗物料管理。放置在生產(chǎn)車間固定點(diǎn)，系統(tǒng)后臺規(guī)定物料最低庫存，物流部門自動(dòng)收到補(bǔ)料信息，現(xiàn)場作業(yè)人員通過刷卡領(lǐng)料，輸入物料編碼，領(lǐng)取對應(yīng)數(shù)量。智能工具箱記錄使用者信息，分配操作人員系統(tǒng)權(quán)限等。工具箱習(xí)使用情況反饋到平臺，提高車間工具管理水平。

4 結(jié)束語

由于城軌交通行業(yè)起步較晚，維修時(shí)采取修復(fù)性維修策略。隨著城軌交通車輛行業(yè)發(fā)展，現(xiàn)有機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化水平提高，城軌交通車輛維修策略從定期維修，發(fā)展到依靠健康診斷系統(tǒng)檢修。本文對城規(guī)車輛維修+信息化解決方案進(jìn)行探討，為城軌交通車輛智能化維保提供參考。