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城軌車輛智能維修4大細分領域9個信息化項目

2020-07-10 09:07:02 來源:中車浦鎮、東莞地鐵

目前城軌行業正處在智能維修階段,并向智慧檢修階段發展。

  中國e車網訊:在新一輪科技革命和產業變革的大背景下,計算機技術、信息技術,以及網絡技術的發展,促使智能維修向著綜合化、網絡化的方向發展。

  綜合化包括功能的綜合化和技術的綜合化,是指未來所開發的智能維修系統將不僅針對某項維修職能或任務,而是集成化、綜合化的智能維修功能,可能包括故障診斷、維修決策、維修規劃、維修訓練等多項功能。

  開發的智能維修系統所采用的技術也是綜合化的,可能包括專家系統、神經網絡,還可能融合了網絡、仿真、虛擬等各項技術;

  網絡化則是通過網絡,實現智能的遠程監控,及時獲得設備的狀況,發出故障警告,相關的維修信息實現網絡共享。

  而在智能檢修之上,相關著作又提出了把信息技術+工業技術+管理技術融合起來,把人的因素、把企業管理因素全部融入其中,讓它形成一個有機的整體,完成全新的智慧檢修概念。

  目前城軌行業正處在智能維修階段,并向智慧檢修階段發展。


  本文盤點城軌車輛智能維修4大細分領域/9個信息化項目。

  1、城市軌道交通列車智能檢修技術

  根據地鐵設計規范,城市軌道交通車輛投入運營后,在其全壽命周期內,均需要按照運營公里數和投運時間進行定期檢修。

  檢修分為預防性維修和事后故障修。目前各地鐵公司均按照預防性維修的檢修模式進行。車輛的檢修按運營時間又可分為常規檢修(年檢及以下的修程)和架大修(深度檢修)。

  中車浦鎮城市軌道交通列車的智能檢修技術可運用于日常檢修、架大修生產及全壽命周期內的檢修。

  該智能檢修技術包括:常規智能檢修車載系統、常規智能檢修軌旁系統、架大修智能廠房(工程量大 本文不展開介紹)、基于可靠性的全壽命周期檢修系統。

  這四個系統互為補充,相輔相成,涵蓋了城市軌道交通列車檢修的全部內容。

  01 常規智能檢修車載系統

  常規智能檢修車載系統應用于列車的常規檢修,其性能取決于列車的先天設計。

  故需要在項目設計之初,提前確定并設置車輛的智能檢修支撐設備。目前,主要的車載系統廠家均在研制車門、制動、PIS(乘客信息系統)等方面的智能系統,在這些智能系統設備內部設置了電壓、電流、位置及壓力等傳感器,可以更多接收設備在車輛運行過程中的狀態信息,形成原始數據流和綜合判斷的結果信息,并可直接傳遞出去。

  頭車設置了信號搜集轉換傳輸的硬件AP(無線訪問接入點)。這樣,檢修相關數據可通過子系統設備傳送到車載數據交換中心,再發送到地面管理系統。

  智能檢修車載系統為檢修工作提供了信息支撐,能大大提高檢修效率,有效支持車輛日檢作業。但該系統對車輛硬件配置要求高。智能檢修車載子系統目前在發展和完善過程中,需要和其他子系統配合使用,以實現智能檢修。

  02 常規智能檢修軌旁系統

  智能檢修軌旁系統也是用于車輛的常規檢修,其設備通常布置在車輛段出入線軌旁,于項目初期設置,可有效彌補車載系統的不足。

  智能檢修軌旁系統通過列車外部檢測技術,替代車載設備及人工的檢測。

  常規智能檢修軌旁系統由識別功能模塊、現場服務器、防火墻、云平臺及客戶端組成。

  識別功能模塊主要包括圖像識別模塊、溫度識別模塊和聲音識別模塊。圖像識別模塊具體又細分為輪對外形尺寸、單元踏面擦傷圖像識別單元;車頂、車側、車下走行部檢測單元;車體輪廓限界檢測單元;走行部溫度紅外檢測單元;閘瓦在線檢測單元,閘片在線檢測單元;受電弓在線檢測單元及車號識別單元。

  布局方式:

  沿著列車入庫方向布置的智能檢修軌旁系統設備依次是:車號識別單元、車頂、車側、車下走行部檢測單元、輪對外形尺寸單元、踏面圖像擦傷檢測單元、走行部溫度紅外檢測單元、閘瓦在線檢測單元、閘片在線檢測單元、受電弓在線檢測單元,以及溫度監測模塊和聲音監測模塊。

  檢測內容:輪對、受電弓、車頂;車側及車底的異物;車頂、車側及車底走行部的關鍵部件,牽引電機、齒輪箱溫度;閘瓦與閘片尺寸,車輛部件的溫度異響及異音。

  系統功能:

  智能檢修軌旁系統的各檢測單元負責各檢測對象的數據采集、分析與計算。

  現場服務器主要負責將各檢測單元采集的數據匯總、分析、計算和存儲,并將檢測數據和報警信息傳輸至云平臺上。

  防火墻主要是為了保護各部分之間數據通信的可靠性和安全性。

  客戶端主要包括本地計算機客戶端、筆記本計算機客戶端、平板電腦客戶端和手機客戶端,供使用人員訪問和接受實時數據、歷史數據和報警信息。

  主要作用:

  智能檢修軌旁系統通過在列車外部設置的傳感器,將檢測到的列車狀態數據傳輸到地面基站,并監測車輛外部圖像、溫度及聲音是否存在異常,可將重要信息立即反饋給檢修員工、OCC(運行控制中心)及專家組,使相關人員能及時應對、及時處理。從而實現遠程通知、遠程診斷,避免了人為因素造成的干擾,提升了對列車故障的快速響應能力,提高了檢修效率。

  同類產品:深圳地鐵 城軌車輛360° 動態圖像智能檢測系統

  該系統已進入試用階,可替代60%左右的車輛日常巡檢作業。

  深鐵運營緊跟時代的步伐,大力推進智慧地鐵的建設。于2017年7月,與成都鐵安科技公司簽訂了科研項目合同,著力研究如何對車輛車頂、車側、車底全方位的動態圖像進行智能分析,實現關鍵部件智能檢測及異常報警達到智能化檢修。為突破核心的高清動態成像技術及故障異常診斷算法,項目小組歷時2年時間,不斷摸索,克服重重困難,經過現場反復調試、優化軟件算法,不斷提高系統檢測精度,最終成功研究了高清線掃描二維成像及三維成像、部件特征分析及深度學習技術,有效保證了故障檢出率,達到了漏報率和準確度的指標要求。

  03 全壽命可靠性智能檢修系統

  根據車輛設計結構對車輛進行建模,對車輛運行故障數據進行分析,根據FMECA(故障模式、影響及危害性分析),最終開發了基于可靠性理念實施列車智能維修的數據分析軟件——全壽命可靠性智能檢修系統。為實現基于列車設備狀態的適時檢修奠定基礎。

  全壽命可靠性智能檢修系統對車輛運營數據實時監控。能在車輛運營狀態出現異常前,提前發出預警。

  其觸發預警條件為:各項目的車輛可靠性指標不滿足合同要求,車輛故障率數據變化呈向上的趨勢,同一項目超過3次發生相同的正線故障,各供應商的產品超過合同規定的更換率等。

  全壽命可靠性智能檢修系統能自動計算運營危害度、判斷嚴酷度等級,并根據修程調整智能分析矩陣(見下表)判斷列車狀態等級,以驗證之前制定的維修周期是否合理,進而進行運營數據預警,對車輛運營狀態有效把控。

  目前該軟件已經成功應用到多個項目中,為修程調整提供了有效的依據。

  2、關鍵部位狀態智能監測系統

  弓網、輪軌關系關乎車輛行車安全,目前業內車載受電弓動態監測系統及輪對在線安全監測系統應用廣泛。

  蓄電池單體內阻、溫度、電壓等參數能直觀反映蓄電池狀態,因此蓄電池在線監測系統也被引進試裝。

  3、檢修故障大數據

  車輛運營單位修程制定的依據來自于車輛每個系統的質量表現,質量表現又依賴于故障數據統計,因此大數據的應用是必然。必須引入信息化管理系統。

  4、架大修生產管理與設備物聯網

  4.1 車輛架修云平臺

  車輛架大修與日常維護有本質區別,屬于典型流水線拆裝工序作業,須嚴控生產節拍、物料消耗與工序質量,應引進車輛架修云平臺,對架修生產、質檢、物資統一管控。

  東莞地鐵2號線于2018年8月開始首列車架修,為實現無紙化與信息化,車輛架修云平臺項目的應用成為車輛信息化運維探索的中心任務。

  平臺緊扣車輛架大修全鏈條,分別實現看板、計劃、執行、質檢、安全、項目、委外、交扣車、問題臺賬管理等功能(如下圖)。

  架修云平臺架構示意圖

  操作上劃分出3大模塊:現場業務操作、全貌圖形看板、后臺總體管控,分別適用于全體人員、系統管理者、一線作業人員。

  其中“現場業務操作"模塊,嚴格按固化架大修節點進行工作流轉,不同節點由不同角色人員進行操作,延伸至6級生產工序、作業節點、工序由一線作業員工通過終端設備在線填寫,系統自動監控生產進度(如下圖)。

  生產計劃固化與進度監控

  “全貌圖形看板模塊”的展示內容足夠豐富,包括成本、進度、質量、甘特圖、燃盡圖、工位和員工貢獻度看榜,為管理者提供決策依據,為作業人員提供進度總覽與自我預警。

  后續還將開發工位現場LED屏電子看板,讓重要工位的生產信息一目了然,對于上級管理人員、現場質量巡視人員、參觀人員都具有更直觀的看板體驗。

  4.2 車輛線網基地架修設備智能管理系統

  架大修設備種類繁多且相對獨立,引進車輛線網基地架修設備智能管理系統,以物聯網形式,將所有架修設備的檢修數據進行智能匯總與分析。

  車輛架大修廠房有種類繁多的大中型設備,功能及生產廠家各異,無法互通,設備的檢測數據只能形成獨立報表。得益于物聯網技術的興起,線網綜合基地的架大修廠房設備總集成商在設備設計制造和安裝階段,就為所有大型設備預留信息互聯接口。實現信息互聯可啟用設備智能管理系統,將每臺架修設備的架修檢測數據上傳收集到控制服務器,對多類型數據自動進行整理、歸納、分析,提出異常預警,形成統一報表。

  這些檢測數據包括被修件的狀態參數、故障點提取、架修設備信息、設備操作人員信息、過程信息、架修完成狀態參數信息等,免除人工對數據的二次收集處理。

  5、設備與物資管理(本文不展開)

  設備與物資管理要實現信息化與智能化。以東莞地鐵為例,搭建車輛相關物資的二維碼體系,為每件設備、工器具、物資制作"身份證”, 同時也為推行車輛二級倉庫無人化值守提供媒介支撐,并嘗試與合作單位共同開發無人倉庫管理系統。

本文來自中車浦鎮、東莞地鐵,不代表中國e車網立場,如若轉載,請注明出處

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