探讨地铁车辆检修自动化设备研究方向

探讨地铁车辆检修自动化设备研究方向

王李莽 顾鑫焱 孟高扬 李波

郑州地铁集团有限公司 河南省郑州市450000

摘要：随着科技的不断发展，就现阶段而言，在我国的地铁车辆所使用的维修方式一般化采用较传统的人工检查方式，缺乏专业检修设备，自动化程度较低，在维修的技术水平方面和责任心等方面都会严重影响车辆检查的效果和故障率。在我国国内地铁虽然已经有了几十年的发展历万程，但是还是属于一种新兴行业，在现阶段的检修模式下，需要大量的专业检修人员，而符合所有要求的人才较为缺乏，在某种程度上会因为各种因素而限制地铁行业的正常发展。为了进一步的改变传统的检修模式，从多方面来提高自动化检修程度，为此可以结合实际情况研制一些专门针对地铁车辆检修的系统性设备，大幅度减少对维修人员的需求量。

关键词：地铁车辆检修；自动化设备；研究方向

引言

目前，我国地铁车辆的维修方式普遍采用传统人工检查方式，专业检修设备欠缺，自动化程度低，“人”的经验、技术水平、责任心等直接影响检查效果及故障率。地铁虽然在国内已经过几十年的发展，但仍属于一个新兴行业，在目前的检修模式下，专业检修人才需求量大，符合要求的人才稀缺，在某种程度上甚至限制了地铁行业的发展。目前国内开通地铁的城市近40座，专业化检修设备市场需求量大，具备研制能力的设备生产能力的厂家较多，但由于地铁行业的特殊性，设备生产厂家没有明确的研究方向，尚未有人专门对此领域进行研究。因此针对给出研究的整体方向，为有志于研究地铁车辆专业检修设备的厂家提供参考。

1地铁车辆的维修和保养范围

地铁车辆检修并不是随意进行的，而是根据设定好的计划开展的。地铁车辆上承载着众多乘客，如果发生事故将会造成严重后果，所以需要有计划地进行检修，以便确保车辆运行状态和车辆性能。检修人员需要按照计划认真仔细地进行检查维修，这样就可以及时发现并排除潜藏的故障，从而可以有效防范安全事故的发生，并且不会对正常运行造成阻碍。维修保养之后，地铁车辆将会在良好状态下保持一段时间。地铁车辆保养不仅包括牵引电机传感器，还包括车下接线盒制动设备，同时还要对车辆各个部位进行清理，对底部接线、各项管路、线路保护外层磨损情况等进行查看，而且还需对漏气漏油短路等情况进行重点查看，以确保地铁车辆运行的平稳性和安全性。至于车辆检修内容则需要根据相关要求确定，主要就是2方面要求，一是各级检修修程，二是检修维护处理工作要求。而且车辆突发故障处理也属于检修维护工作内容，临时检修同样属于其中。地铁车辆检修应坚持“防范为主、养修并重”原则，相关工作人员不仅要认真研究维修手册，根据手册要求进行具体实施，还要扎实掌握诊断技术，对车辆状态进行全方位监督控制，确保车辆运行良好。

2车辆智能运维系统构建

2.1数据采集模块

车辆智能运维系统数据采集模块是整个系统建设的基础与前提，通过接入列车运行关键数据、轨道信号数据、牵引供电数据、轨旁设备检测数据、场段工艺设备运行数据等，形成车辆智能运维系统基础数据层，为后续进行数据储存、传递、分析提供基础。

2.2数据预处理模块

数据预处理主要根据数据特点，对采集的原始数据进行数据验证，对异常数据进行剔除和校正；根据建立的车辆基础构型，将检测数据与构型数据进行映射，形成车辆完整检测基础数据库；利用数据补全手段，对遗漏的检测数据进行补全，使数据满足统一的构型标准；将各检测系统的报警数据进行数据推送，使运维人员能及时掌握车辆报警数据；将经过数据处理的采集数据集中入库，便于进行集中维护管理。

2.3应用服务

车辆智能运维系统应用服务基于车辆实际运维场景提供车辆运行状态监控、检修报警数据管理、部件可靠性评估、车辆健康状态评估、检修计划管理等。其中，车辆运行状态监控主要对正线车辆运行状态、场段内车辆检修作业状态进行监控，使运维人员能够及时掌握车辆运维状态；检修报警数据管理对系统内所有报警数据进行集中维护，建立统一的报警数据管理机制，使运维人员能够对报警数据进行集中复核和处理；部件可靠性评估基于车辆和部件运行特征数据，对部件可靠性进行分析，使检修人员能够根据部件运行状态制定检修计划，防患于未然。

3专业检修设备研究方向

3.1影像及轮廓比较法

在车辆的各级检修规程中，耗时最长、检查项目最多、各级修程均要检修的为车辆各设备外观状态检查，真正需要开箱、拆缺、试验的项目反而较少。外观检查项目技术含量低，耗时长，对人力需求量大，容易出现漏检。大部分机械故障在故障初期即可在外观检查环节发现征兆，特别是松动、碰伤、变形、异物侵入等。因基本外观检查未做到位，而导致故障未能提前发现而造成严重后果的情况比比皆是，常见诸于各地铁公司的事故责任通报。如果有有效设备执行此项检查，不但可以大幅降低人力成本，且不放过任何外观轮廓上的明显异常，提高检修质量，将是传统检修模式的一项较大进步。采用影像轮廓比较法的设备完全可以替代人工执行此项检修作业。

所谓影像轮廓比较法，即对设备外观轮廓进行扫描，自动生产车辆外观轮廓，将待检车辆外观轮廓与标准外观进行比较，对比较结果进行分析，仅需将异常部分的影像呈送专业检修人员进行针对性检查即可。外观轮廓扫描设备可设置在车辆停放股道，甚至是库外行车股道，在车辆行进过程中对车体拍照扫描，短时间内产生物体轮廓的技术早已不是问题，甚至在某些领域普及程度较高，在车辆停放甚至经过的地方设置扫描设备即可。

3.2音频及振动比较法

车辆牵引传动部件在故障发生前期，通常上都会通过“发声”或振动来进行预警。此类故障对行车安全影响较大，主要涉及如牵引电机、制动单元、转向架等与行车安全相关的部件。传统检修模式虽然均有涉及，但基本上都是外观检查，很难及时发现故障，一般都是在已经产生明显征兆，甚至是已经对正线行车产生了影响甚至发生了事故后才被发现。由于此类故障影响较大，且没有有效手段可以提前发现故障隐患，大部分地铁公司甚至在故障应急处理上采取了导向安全的保守应急处理措施，大大降低了车辆营运效率。

所谓音频振动比较法，即是在特定牵引制动条件下，如限定直道、AWO状态、5%牵引力牵引到30km/h时，测定车辆良好状态下的音频特性曲线和振动曲线，并进行一定程度的放大，生成数据库，将运行一定周期后的该车辆在同等条件下采取的音频曲线、振动曲线同数据库内标准曲线进行比较，对异常的部件进行针对性的检修。利用此类设备可对车辆牵引制动部件的状态进行一定的监控，可提前发现大部分机械故障。主要适用于牵引制动系统的专业性检修，如牵引电机、转向架、制动单元等。此种方法的难点在标准音频曲线的采集、标准音频曲线的放大标准设定、采集设备的安装等，但均在其他行业有成熟技术标准可供参考。此类设备开发门槛仍不高，适用于地铁车辆的专业化检修及预防，可有效降低对于专业人才的依赖，提高检修质量。

结语

地铁车辆是一个复杂的多系统、多专业结合机械整体，完全依靠“人”进行专业性检查本身就有一定的局限性。引入专业检修设备，提高地铁车辆检修自动化程度与检修质量是每个地铁公司都需要面对的问题。然而在科技的快速进步影响下，怎样紧跟时代脚步，及时更新完善原有系统体系，更好的完成地铁车站信息化管理工作，还需要在日后的工作开展中继续不断深入思考探索。

参考文献

[1]于靖，王鑫．自动化立体库在铁路机车车辆检修中的应用［J］．起重运输机械，2013(2)．

[2]吴帅杰,李贺,袁少磊.地铁车辆检修自动化设备研究方向探讨[J].技术与市场,2015(9):205