陳 飛

（成都地鐵運(yùn)營有限公司，四川成都 610051）

2020年全國軌道交通新增運(yùn)營里程1 349.70 km，新增運(yùn)營車站836座。截至2020年12月31日，內(nèi)地共有44座城市開通城軌運(yùn)營里程7 715.31 km，運(yùn)營車站5 189座。2020年成都軌道交通先后開通5條地鐵線路（運(yùn)營里程187.5 km），線網(wǎng)累計(jì)開通13條（運(yùn)營里程558 km），包括有軌電車1條（運(yùn)營里程39 km）；第四期規(guī)劃批復(fù)約176.6 km線路，遠(yuǎn)期（2035年）規(guī)劃軌道交通線路1 389 km，市域鐵路線路277 km。國家全面邁入軌道交通大發(fā)展階段，成都地鐵市域快線速度達(dá)140 km/h，包括17號(hào)線、18號(hào)線，后續(xù)還將開通速度達(dá)160 km/h的市域快線。

市域快線具有延伸遠(yuǎn)、區(qū)間長及運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，為工務(wù)設(shè)備養(yǎng)護(hù)帶來全新挑戰(zhàn)。隨著客觀條件的改變及線路設(shè)備高標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須改變維保模式，投入現(xiàn)代化、智能化的巡檢設(shè)備。

1 工程概況

18號(hào)線作為成都軌道交通的首條市域快線，連接火車南站與天府機(jī)場兩大交通樞紐，線路全長約69.394 km，共設(shè)置13座車站，車輛段1座，擁有6個(gè)超過5 km的長大區(qū)間，平均站間距5.963 km。其中，天府新站至三岔站區(qū)間長達(dá)19.16 km，正線設(shè)計(jì)最大行車速度為140 km/h。

2 現(xiàn)有巡檢模式

為了確保線路設(shè)備質(zhì)量，根據(jù)修程要求，工務(wù)維保單位需對(duì)線路設(shè)備進(jìn)行每日巡檢，兩次巡檢間隔不超過48 h。巡檢時(shí)必須以約2 km/h的速度全面查看線路，巡視內(nèi)容包括鋼軌、道岔、道床、軌枕、聯(lián)結(jié)零件、排水設(shè)施、標(biāo)志標(biāo)牌等。

18號(hào)線平均每3 km設(shè)置區(qū)間風(fēng)井、隧道斜井及疏散通道，作為施工作業(yè)進(jìn)出通道，結(jié)合車站、區(qū)間進(jìn)出通道布局情況，每名巡檢人員單次作業(yè)巡檢工作量約6～8 km。目前，正線需18人同時(shí)巡檢作業(yè)。運(yùn)營延時(shí)將嚴(yán)重影響巡檢作業(yè)的順利進(jìn)行。

以興隆站-天府新站-三岔站區(qū)間為例，興隆站-天府新站區(qū)間距離為5.28 km、天府新站-三岔站區(qū)間距離為19.16 km（含一座礦山法施工隧道，長9.67 km）。兩個(gè)區(qū)間共需7名巡檢員同步開展作業(yè)，巡檢員需從車站、隧道斜井、區(qū)間疏散通道等位置分散進(jìn)出，巡視徑路復(fù)雜，人員需求量大。天府新站-三岔區(qū)間穿越龍泉山脈，隧道斜井、區(qū)間疏散通道處于山區(qū)，從區(qū)間中部進(jìn)出存在人身隱患，安全卡控難度大，可能出現(xiàn)緊急情況。

3 智能巡檢機(jī)器人情況

傳統(tǒng)人工步行巡檢方式受線路客觀條件限制及巡檢人員業(yè)務(wù)技能、責(zé)任心等影響，人力投入較大、巡檢效率不夠高，可能出現(xiàn)漏巡、漏檢問題，急需高效、高科技設(shè)備分擔(dān)人工巡檢作業(yè)。引入軌道智能巡檢機(jī)器人，可以在一定限度釋放勞動(dòng)力，提高巡檢效率及準(zhǔn)確率[1-2]。

3.1 機(jī)器人基本情況

軌道智能巡檢機(jī)器人采用鋰電池供電，可以乘坐2人；外形尺寸1 750 mm×1 843 mm×1 120 mm，自重約285 kg；巡檢機(jī)器人行車速度為0～15 km/h，續(xù)航里程不低于50 km，續(xù)航時(shí)間不少于3 h，適用線路最大坡度為40‰；具有電機(jī)制動(dòng)、電磁剎車、手剎3種制動(dòng)方式，常規(guī)制動(dòng)距離小于30 m、緊急制動(dòng)距離小于5 m（15 km/h，平直軌道）；檢測設(shè)備防護(hù)等級(jí)為IP65，定位精度不超過2 m；設(shè)備不計(jì)軸，不會(huì)影響其他專業(yè)設(shè)備。

智能巡檢機(jī)器人使用模式為機(jī)器調(diào)試（激光標(biāo)定、設(shè)備連接、電子地圖錄入）→首次線路運(yùn)行（數(shù)據(jù)采集）→線路建?！尉€路運(yùn)行（邊檢邊報(bào)）→病害離線處理、病害分析。

3.2 機(jī)器人試用情況

2021年1月，18號(hào)線智能巡檢機(jī)器人開始設(shè)備調(diào)試，在18號(hào)線試車線、正線興隆-天府新-三岔等區(qū)間進(jìn)行超過20次調(diào)試及試跑，驗(yàn)證智能巡檢機(jī)器人適用于18號(hào)線，具有長大區(qū)間的線路特點(diǎn)。

針對(duì)布置扣件松動(dòng)（脫落）、軌距塊缺失、螺栓松動(dòng)、道床面異物、調(diào)距扣板缺失（斷裂）等常見病害，對(duì)巡檢機(jī)器人的在線檢測與離線病害識(shí)別功能進(jìn)行測試。

功能驗(yàn)證及驗(yàn)證結(jié)果如表1所示。

表1 功能驗(yàn)證及驗(yàn)證結(jié)果

由表1可知，巡檢機(jī)器人能夠較好地識(shí)別道床異物、彈條松動(dòng)（脫落）等病害，精度較高，試驗(yàn)階段現(xiàn)場布設(shè)各類病害19處，在線檢出15處，檢出率79%；離線檢出檢出19處，檢出率100%。硬件方面，巡檢機(jī)器人的運(yùn)行速度、續(xù)航里程、荷載能力、爬坡能力、制動(dòng)能力、檢測范圍等實(shí)際性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及使用需求。

4 巡檢實(shí)施情況

在市域快線引入軌道智能巡檢機(jī)器人，可以加強(qiáng)軌道設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管控，彌補(bǔ)人工作業(yè)不足，在提升作業(yè)效率、質(zhì)量的同時(shí)推進(jìn)維保作業(yè)的信息化、智能化，降低作業(yè)人員從區(qū)間進(jìn)出軌行區(qū)發(fā)生人身安全隱患的概率。

巡檢機(jī)器人上道作業(yè)前，完成施工方案編制及應(yīng)急預(yù)案編制。設(shè)備操作需要2名負(fù)責(zé)人，施工負(fù)責(zé)人（1人）負(fù)責(zé)辦理請銷點(diǎn)手續(xù)，按照作業(yè)方案組織、指揮、監(jiān)督作業(yè)過程，調(diào)度溝通；設(shè)備操作（1人）負(fù)責(zé)機(jī)器人上線后的操作控制及軌道數(shù)據(jù)采集。針對(duì)可能出現(xiàn)的平板電腦通信中斷、電機(jī)自保護(hù)或故障、同步輪帶斷裂、電磁剎車無法釋放、電池虧電或故障、脫軌等故障，提前進(jìn)行預(yù)想并編制解決方案，同步梳理緊急情況下軌行區(qū)可以存放機(jī)器人設(shè)備區(qū)域，確保突發(fā)情況不影響次日行車。

18號(hào)線作業(yè)點(diǎn)時(shí)間基本為0：40—4：20，根據(jù)試用情況除去請銷點(diǎn)、設(shè)備搬運(yùn)時(shí)間、上道準(zhǔn)備及適當(dāng)預(yù)留時(shí)間等環(huán)節(jié)，機(jī)器人實(shí)際作業(yè)時(shí)間約2 h。機(jī)器人組裝完成，通電開機(jī)，觀察視覺模塊激光線對(duì)齊情況，以5 km/h速度進(jìn)行低速短距離（20 m）試跑，確認(rèn)機(jī)器人通信、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)和數(shù)據(jù)采集功能正常后正式行駛，行駛速度不超過15 km/h，單次作業(yè)可以完成約28 km的線路巡檢任務(wù)。結(jié)合作業(yè)點(diǎn)情況，在興隆-三岔區(qū)間開展巡檢作業(yè)，區(qū)間全長24.44 km。上下行作業(yè)各需1次作業(yè)點(diǎn)，由2人完成設(shè)備操作，與人工巡視相比，可以減少5人。

巡檢時(shí)間節(jié)點(diǎn)梳理如表2所示。

表2 巡檢時(shí)間節(jié)點(diǎn)梳理

試用巡檢機(jī)器人時(shí)開展操作人員培訓(xùn)，確保工作人員熟悉機(jī)器人的組裝、拆卸、操作、日常小故障處理，具備獨(dú)立開展作業(yè)能力。

5 后續(xù)研究情況

5.1 全線巡檢作業(yè)開展

結(jié)合2021年機(jī)器人使用情況對(duì)修程進(jìn)行優(yōu)化，考慮18號(hào)線線路總長情況及日常各專業(yè)作業(yè)對(duì)計(jì)劃的需求，逐步推廣巡檢機(jī)器人使用。

（1）初期巡檢方式為巡檢機(jī)器人+人工巡檢，每月對(duì)全線采取機(jī)器人覆蓋1次，將全線劃分為火車南-興?。?3.952 km）、興隆-三岔（24.398 km）、三岔-機(jī)場北（21.078 km）3個(gè)區(qū)段進(jìn)行累計(jì)覆蓋，需6個(gè)動(dòng)車作業(yè)點(diǎn)（上下行各3個(gè)）。作業(yè)結(jié)束機(jī)器人返回車站庫房，將電池帶回充電，次日完成數(shù)據(jù)分析。當(dāng)周有機(jī)器人巡檢作業(yè)時(shí)，人工開展1次步行巡檢，無機(jī)器人巡檢情況下隔日開展巡視，人工巡檢時(shí)對(duì)機(jī)器人巡檢發(fā)現(xiàn)且當(dāng)場無法處置的問題進(jìn)行復(fù)核、整改，同步側(cè)重智能巡檢機(jī)器人無法覆蓋的道岔、輔助線、聯(lián)絡(luò)線、疏散平臺(tái)及以上部位。

（2）結(jié)合遠(yuǎn)期新線規(guī)劃、建設(shè)、投用，進(jìn)一步補(bǔ)充智能巡檢機(jī)器人數(shù)量，力爭達(dá)到50 km/臺(tái)配置標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器人巡檢由初期的每月1次加密為每2周1次，機(jī)器人巡檢占比不低于50%。

（3）結(jié)合智能巡檢機(jī)器人的運(yùn)用，完善修程，優(yōu)化步行巡檢要求、標(biāo)準(zhǔn)，由每日1次（不超48 h）調(diào)整為每周1次，巡檢側(cè)重巡檢機(jī)器人無法覆蓋范圍及上部土建結(jié)構(gòu)設(shè)備，提高巡檢覆蓋范圍、內(nèi)容并注重巡檢質(zhì)量，人員力量更多投入故障處置、設(shè)備整修中。

（4）巡檢作業(yè)開展過程中，提升巡檢機(jī)器人作業(yè)安全卡控，完善作業(yè)指導(dǎo)書等內(nèi)容，研究與探傷小車等巡檢設(shè)備共用作業(yè)點(diǎn)及兼顧與其他作業(yè)聯(lián)控，減少巡檢機(jī)器人對(duì)作業(yè)區(qū)域要求。

5.2 巡檢作業(yè)提升策略

持續(xù)優(yōu)化、提升檢測精確度，減少誤報(bào)率，保證識(shí)別功能具有普遍性。研究道岔及有護(hù)軌地段鋼軌等結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的軌道設(shè)備檢測，提高檢測全面性。積累經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，為后續(xù)巡檢機(jī)器人改進(jìn)及車載式巡檢系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

十四五是軌道交通大發(fā)展階段，設(shè)備運(yùn)維面臨非常大的挑戰(zhàn)與壓力，應(yīng)充分研究、運(yùn)用智能化、機(jī)械化的作業(yè)工器具、手段，智能化檢測、監(jiān)測設(shè)備是下一階段的研究方向與重點(diǎn)和解決問題、提升效率、提高質(zhì)量的有效方式。