淺談機器人技術設備與鐵路企業(yè)的融合發(fā)展

　　摘要：隨著機器人技術裝備的飛速發(fā)展，其在鐵路行業(yè)的應用越來越廣泛和深入。本文對機器人技術裝備在故路行業(yè)的應用做簡要的綜述。重點對工業(yè)機器人在哈爾濱局集團公司的應用進行了介紹，并結(jié)合鐵路行業(yè)的相關工作，提出了機器人技術裝備與鐵路企業(yè)融合發(fā)展的若干思考和建議。

　　關鍵詞：機器人技術裝備;鐵路;應用

　　1引言

　　近年來，伴隨著人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術快速發(fā)展和日臻成熟，為鐵路事業(yè)的發(fā)展注人了新動力，目前國鐵集團非常重視智慧鐵路建設。通過智能系統(tǒng)的整合集成運用，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能與鐵路企業(yè)深度融合，利用其更透徹的感知和度量、互聯(lián)互通和更深人的智能化等特點，不斷提升中國鐵路智能化水平。因此，全面推進新興信息技術在鐵路科技創(chuàng)新中的應用，加快智能化鐵路進程，是鐵路企業(yè)以創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的重要課題。

　　2機器人技術裝備在鐵路行業(yè)的應用

　　隨著機器人技術裝備的快速發(fā)展，其在汽車制造、機械加工、焊接、流水線上下料、磨削拋光、搬運碼垛、裝配、噴涂等作業(yè)中得到廣泛的應用。工業(yè)機器人作為高端制造裝備的重要組成部分，是我國先進制造業(yè)的重要技術裝備，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展及增強軍事國防實力都具有十分重要的意義，有望成為繼汽車、飛機、計算機之后出現(xiàn)的又一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)m。隨著中國機器人產(chǎn)業(yè)向“融合發(fā)展、深化應用”的不斷推進，在鐵路行業(yè)也涌現(xiàn)出了一大批智能機器人。無論是在站車服務還是檢修、監(jiān)測、檢測方面，它們都發(fā)揮了重要作用。

　　(1)成都供電段應用的機器人“成成”，來自成都供電段的“成成”是西成高鐵全線首個智能巡檢機器人。“成成”的左眼裝有紅外熱成像儀，右眼裝有可見光攝像機，在巡視鐵路供電線路時，眼里不同顏色代表不同的溫度，反映了設備運行的狀態(tài)。此外，“成成”還會通過發(fā)出連續(xù)均勻的“嗡嗡”聲或發(fā)出異常聲響對變壓器狀態(tài)進行檢測，并在電腦端顯示原因，為無人值守變電所的推廣應用創(chuàng)新了技術檢測手段，進一步提高了變配電所巡檢的可靠性和安全性。

　　(2)成都動車段應用的機器人“聰聰”和“強強”，機器人“聰聰”和“強強”灰色的身體是它的控制中心，兩支黃色的檢測手臂是它的圖像采集機構(gòu)�？刂浦行呢撠熓占�整理采集的圖像、調(diào)整整個檢查工作過程;圖像采集機構(gòu)負責采集動車組底部各部分的檢測信息。機器人“聰聰”和“強強”的應用可使動車檢測更加穩(wěn)定、可靠，并可大幅縮短作業(yè)耗時，有效節(jié)省了人力資源。

　　(3)臨沂工務段應用的機器人“小坦克”，履帶式橋梁檢查機器人，搭載了旋轉(zhuǎn)高清攝像頭和三軸穩(wěn)定云臺，通過搖控可在橋梁鋼梁之間來回穿梭，輕松跨過7厘米的橋梁角鋼，使鐵路鋼橋底部檢查無死角，大大提高了檢查效率和精準度。此外，全自動機器人在鐵路貨車輪對噴涂中的應用，成功解決了清漆利用率低、漆膜厚度不均、噴漆場所環(huán)境污染嚴重、人工噴漆對工作者身體健康存在危害等問題[21。焊接機器人在鐵路機車轉(zhuǎn)向架焊接過程中的應用，為提高焊接質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率、保證運輸生產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用131。

　　3機器人技術裝備在哈爾濱局集團公司的應用

　　3.1鐵路車輛減速頂維修機器人技術裝備

　　鐵道車輛減速頂(簡稱減速頂)是以液壓油和彈性體為介質(zhì)，安裝在鋼軌上，通過滑動油缸帽頭與車輪接觸對車輛起制動減速作用的一種調(diào)速設備。自1973年中國第一臺減速頂在哈爾濱局集團公司誕生以來，哈爾濱局集團公司研制的減速頂調(diào)速設備已廣泛應用在18個局集團公司的200多個車站和冶金、礦山、電力、化工、港口等專用鐵道及專用線的站、線，并遠銷波蘭、俄羅斯、美國等國家。減速頂在調(diào)車調(diào)速、提高作業(yè)效率、保證運輸作業(yè)和人身安全方面發(fā)揮著至關重要的作用。因此，定期及時養(yǎng)護維修減速頂，保證減速頂良好的運用狀態(tài)，對保證運輸生產(chǎn)安全至關重要。

　　3.1.1傳統(tǒng)減速頂養(yǎng)護維修存在的問題

　　傳統(tǒng)的減速頂日常及大修期的維修作業(yè)各環(huán)節(jié)全部依靠人工完成，主要存在以下幾方面亟待解決的突出問題：(1)人工維修效率低人工完成一臺減速頂維修的平均作業(yè)時間約為半個小時，而哈南站每年大修期約有2500多個減速頂需要維修、換油。由于人工維修效率低，造成年均大修周期都維持在三個月左右，漫長的大修周期對站組人員調(diào)配和車站運輸安全都帶來了極大的考驗。(2)人工維修質(zhì)量差減速頂維修中，清洗、組裝、注油、充氮等若干環(huán)節(jié)對作業(yè)精度有非常高的要求。而人工操作中采用的用毛刷清洗、憑感覺裝配、靠手眼配合注油、充氮的“原始”、“粗放”型維修方式，無法做到“精準維修”，難以保證成品減速頂?shù)母黜椥阅苤笜恕?/p>

　　(3)人工維修成本高人工維修作業(yè)的主體是維修人員，為保證維修任務的順利完成，必須配備足夠的維修人員。相應的人員工資、社保繳納、福利待遇等都在無形中增加了維修成本。另外，人工清洗必須采用專用洗油，不僅污染環(huán)境，而且成本高昂。(4)作業(yè)勞動強度大減速頂?shù)膯误w平均重量約為13公斤，維修期間對十多公斤的減速頂數(shù)次搬轉(zhuǎn)挪移，拆解、清洗、組裝、打壓、注油注氮等一套工序多次重復進行下來，對維修作業(yè)人員的體力造成巨大消耗。

　　3.1.2引人機器人技術裝備維修減速頂方案

　　按照國鐵集團技術標準Q/CR462-2017《鐵道車輛減速頂安裝、運用、維修要求》、哈爾濱局集團公司標準Q/HBT0038-2011《減速頂檢查與修理》等技術標準要求，減速頂室內(nèi)檢修流程從拆解到組裝流水線作業(yè)需要9道工位、21道工序。鐵路車輛減速頂維修引入機器人技術裝備，就傳統(tǒng)減速頂維修中存在的突出問題，優(yōu)化減速頂維修流程，將現(xiàn)有的21道工序、9個工位進行優(yōu)化重組為4個工位。節(jié)省實際作業(yè)人員4~5名，并有針對性的解決了現(xiàn)場作業(yè)中存在的突出問題。主要具有以下特點：(1)采用先進技術，切實提高生產(chǎn)效率。通過“六軸工業(yè)機械手”輔以專門研發(fā)的“自動化拆裝夾具”，配合高潔凈度清洗效果的“超聲波清洗機”，使一臺減速頂?shù)钠骄�維修時間壓縮到10分鐘以內(nèi)。(2)保證維修品質(zhì)，全面提升組裝合格率。

　　利用“超聲波”的強大滲透力保證清洗不留死角;通過對現(xiàn)有減速頂實驗臺的改造升級，加人“數(shù)顯式”注油、充氮儀器儀表，確保油缸注油誤差小于0.1ml，充氮誤差小于O.OIMPa;借助“六軸工業(yè)機械手”和“自動化拆裝夾具”的配合保證安裝精度;借助壓力傳感器與定制化設計的具有數(shù)顯及存儲功能檢測裝置，實現(xiàn)對減速頂?shù)膲毫�檢測，確保每臺減速頂?shù)母黜椥阅苤笜?ldquo;可視”、“可調(diào)”、“可控”。(3)減速頂?shù)霓D(zhuǎn)移換位通過“六軸工業(yè)機械手”、高精度傳感器、傳送帶等實現(xiàn)，全程不需要人工參與，大大降低維修人員勞動強度。

　　3.2鐵路檢修作業(yè)關鍵環(huán)節(jié)引入機器人技術裝備，鐵路機車、車輛、工務等檢修流水線上，體力勞動強度大、作業(yè)環(huán)境惡劣、檢修標準高、效率要求高的環(huán)節(jié)，機器人技術裝備需求非常廣泛而且迫切。我們有針對性的開展現(xiàn)場調(diào)研工作，組建項目攻關團隊，保持定力持續(xù)開展科技創(chuàng)新，解決安全、生產(chǎn)、經(jīng)營中突出的關鍵問題，充分發(fā)揮科技創(chuàng)新的支撐引領作用，助推企業(yè)快速發(fā)展。

　　4機器人技術裝備與鐵路企業(yè)融合發(fā)展的若干思考

　　4.1深化機器人技術裝備在鐵路行業(yè)的應用

　　加強現(xiàn)場調(diào)研，推進機器人技術裝備在鐵路固定、移動設備檢修作業(yè)關鍵環(huán)節(jié)的應用，從而改善作業(yè)環(huán)境，減輕勞動強度，提高效率、效益，逐步適應修程修制改革。(1)鐵路車輛輪對自動檢測機器人利用機器人系統(tǒng)圖像識別、激光掃描定位檢測等功能，模擬人工作業(yè)方式對車輛輪對尺寸進行自動檢測。從而解決人工檢測存在的漏檢、工作效率底、操作不便等問題。(2)鐵路貨車承載鞍檢測機器人利用機器人系統(tǒng)的激光傳感器對承載鞍進行檢測，通過主控計算機將檢測數(shù)據(jù)傳入鐵路貨車技術管理信息系統(tǒng)，將檢測數(shù)據(jù)與鐵道行業(yè)標準TB/T3267—2011《鐵道貨車承載》規(guī)定的標準數(shù)據(jù)進行比對后，使用機械臂系統(tǒng)抓取合格的承載鞍替換掉不合格的承載鞍。此項應用將有效提高作業(yè)效率和準確度。(3)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架拆解機器人通過主控計算機控制機械臂系統(tǒng)將貨車轉(zhuǎn)向架進行拆解，替代人力拿取枕簧、斜楔等較重的配件。此項應用能夠?qū)⒆鳂I(yè)人員從負荷大的工作中徹底解放出來，杜絕人身傷害的發(fā)生。

　　4.2開展高寒地區(qū)高速鐵路檢測、監(jiān)測技術應用研究

　　基于時速250公里高寒型中國標準動車組，重點研究列車走行部的車輪、軸承、電機、齒輪箱、閘瓦、車頂及受電弓、車內(nèi)電氣柜及電路線路，應用多傳感器融合技術、力學、聲學、紅外、5G數(shù)據(jù)傳輸、機器視覺、光學測量等技術進行檢測和監(jiān)測，開展高寒地區(qū)動車組安全運行技術研究。

　　4.3依托“產(chǎn)學研”加快先進技術與鐵路企業(yè)的融合發(fā)展

　　高校和科研院所是企業(yè)技術進步的生力軍，“產(chǎn)學研”合作是推動企業(yè)技術創(chuàng)新工作的重要手段和途徑。為促進先進技術與鐵路裝備制造業(yè)深度融合，我們積極探索與哈爾濱工業(yè)大學、大連交通大學等高等院校戰(zhàn)略合作途徑，在材料科學、工程學、計算機科學、環(huán)境與生態(tài)學、人工智能、軌道交通、列控技術等方面，結(jié)合哈爾濱局集團公司運輸安全生產(chǎn)市場需求，整合校企優(yōu)質(zhì)資源，積極探索“產(chǎn)學研”緊密結(jié)合創(chuàng)新模式，搭建校企協(xié)同戰(zhàn)略平臺，從而實現(xiàn)科技創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展。同時充分發(fā)揮校企雙方市場和技術優(yōu)勢，利用國家、國鐵集團、黑龍江省促進科技成果轉(zhuǎn)化優(yōu)惠政策，促進科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，提高市場競爭能力和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展動力。充分發(fā)揮校企雙方資源和技術優(yōu)勢，構(gòu)建“資源共享、優(yōu)勢互補、相互促進、共同提高”的校企合作發(fā)展新格局。

　　4.4完善科技創(chuàng)新政策環(huán)境

　　依據(jù)國鐵集團科技創(chuàng)新政策，結(jié)合哈爾濱局集團公司實際，優(yōu)化科技創(chuàng)新管理流程，明晰科技創(chuàng)新管理職責，明確科技創(chuàng)新管理標準，完善科技創(chuàng)新管理制度辦法，營造良好科技創(chuàng)新環(huán)境。

　　4.5培養(yǎng)科技創(chuàng)新團隊科技創(chuàng)新關鍵在人才，大力培養(yǎng)和吸引科技人才是企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關鍵一環(huán)。大力推進科技人才隊伍建設要以推進高層次創(chuàng)新型人才隊伍建設為著力點，加快培養(yǎng)大批青年科技英才，全面帶動科技人才發(fā)展。要堅持以人才為本，研究型人才和實用型人才的優(yōu)勢互補。牢固確立人才是第一資源的戰(zhàn)略地位，逐步建立與完善人才培養(yǎng)機制，圍繞人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術，以科技項目為落腳點、出發(fā)點，培養(yǎng)具有自主創(chuàng)新能力的高水平科技創(chuàng)新團隊。

　　5結(jié)束語

　　隨著《鐵路“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的全面實施，鐵道行業(yè)和鐵路企業(yè)的科技創(chuàng)新在引領、支撐企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展中的作用越來越突出。在我國鐵路技術從“先進”到“引領”的進程中，人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息化技術的引人發(fā)揮了重要作用。其中，機器人技術裝備在鐵路行業(yè)的深人應用為改變鐵路現(xiàn)場作業(yè)模式、提高作業(yè)效率、改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境、提高安全可靠性能、節(jié)省人力資源等方面發(fā)揮了重要作用。加強機器人技術裝備研發(fā)，推動機器人技術裝備與鐵路行業(yè)的融合發(fā)展將為加強現(xiàn)代化鐵路建設，構(gòu)建現(xiàn)代綜合交通運輸體系具有十分重要的意義。

　　參考文獻

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　　相關論文投稿刊物：《中國設備工程》曾用刊名：(中國設備管理;設備管理)1985年創(chuàng)刊是中國工業(yè)領域的國家級宣傳平臺，國家一級刊物。以宣傳報道國家工業(yè)發(fā)展工作的戰(zhàn)略、政策、法規(guī)，關注全球工業(yè)、設備管理等全面解決方案的專業(yè)載體。它憑借提供準確、客觀、專業(yè)性的信息，服務于中國經(jīng)濟發(fā)展。雜志充分依托國家發(fā)改委、工信部等平臺資源優(yōu)勢，為企業(yè)搭建政策與市場機會的平臺，為企業(yè)提供展示優(yōu)勢和對接服務的平臺，搭建企業(yè)與政府互動的平臺，推動中國工業(yè)綠色發(fā)展，推動綠色經(jīng)濟，建設生態(tài)文明。

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