軌道交通機電設(shè)備的自動化改造及維護管理

邵小輝

（昆明地鐵運營有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

軌道交通自動化改造以及維護管理的加強，有利于軌道交通自動化程度和管理水平的提高，在原有的控制系統(tǒng)中，部分機電設(shè)備的運行，需要工作人員手工操作，由于人工操作存在一定的失誤率，不利于機電設(shè)備的安全運行[1]。所以，軌道交通機電設(shè)備的自動化改造是其安全運行的需要，將先進的自動控制設(shè)備安裝在軌道交通機電設(shè)備系統(tǒng)中，對機電設(shè)備進行自動化控制，實現(xiàn)對機電設(shè)備的實時、動態(tài)化監(jiān)測，以及自動進行故障診斷，并切斷故障設(shè)備的電源，以實現(xiàn)軌道交通的穩(wěn)定、持續(xù)運行。

1 軌道交通機電設(shè)備維護管理的不足

1.1 維護成效有限

軌道交通機電設(shè)備經(jīng)過長時間、超負荷的運行，自然損耗無法避免，進而引起設(shè)備老化，出現(xiàn)設(shè)備運行故障問題，一種是機械故障，主要體現(xiàn)在設(shè)備的零部件上，出現(xiàn)了過度磨損，部件表面金屬剝落，或者是軸承變形等現(xiàn)象；另一種是電氣故障，電氣故障的種類較多，像輸電線路問題、控制系統(tǒng)問題、電力設(shè)備故障等，一旦出現(xiàn)電氣故障，則需要在維修過程中，思考的全面性，從整個系統(tǒng)入手，而不是針對單個設(shè)備的維修，以避免單個設(shè)備維修后，與整個系統(tǒng)中的設(shè)備出現(xiàn)運行沖突[2]。然而在實際的維修工作中，維護人員注重于故障的排查，針對單個設(shè)備進行維修，而有些故障是由于系統(tǒng)中其他設(shè)備出現(xiàn)運行問題，受到了牽連而發(fā)生故障，使用排除法，逐個排除故障原因，延長了維修時間，影響到維修的成效。

1.2 維護管理較為薄弱

部分維護管理人員在實際的工作中，監(jiān)督管理不夠嚴格，存在一定的管理漏洞，導(dǎo)致機電設(shè)備維護不到位?，F(xiàn)行的維護管理制度未及時更新，滯后于軌道交通的發(fā)展，使得維護管理各項措施落實不到位。機電設(shè)備故障發(fā)生具有不可預(yù)測性，當出現(xiàn)突發(fā)狀況時，缺少維護的應(yīng)急措施，故障得不到及時有效的處理，將進一步擴大設(shè)備故障的影響范圍。維護管理人員承擔著機電設(shè)備安全運行的重任，其思想和認識上的不足，會影響到機電設(shè)備維護的質(zhì)量，進而影響到整個軌道交通的運行。

1.3 管理人員專業(yè)性不夠

機電設(shè)備維護管理人員不僅要懂管理，還要具有機電設(shè)備維修的專業(yè)技能，甚至要高于維護人員的技術(shù)水平，一旦維護人員在維修工作中出現(xiàn)問題，管理人員可及時準確的進行指正，而在實際的維護管理工作中，管理人員在機電維修方面的專業(yè)性不夠，使得維護管理工作中，不能給維護人員進行專業(yè)性的指導(dǎo)和建議，也發(fā)現(xiàn)不了維護工作中存在的問題，進而留下了機電設(shè)備運行的安全隱患。

2 機電設(shè)備自動化改造方法

本文以軌道交通中的信號電源屏自動化改造為例，進行機電設(shè)備自動化改造的論述，信號電源屏在軌道交通中的應(yīng)用，提升了機電設(shè)備的自動化水平?，F(xiàn)階段其主要應(yīng)用在三個方面，第一，現(xiàn)場監(jiān)測，對軌道交通電源設(shè)備系統(tǒng)進行實時監(jiān)測，其具有自動報警功能，發(fā)現(xiàn)異常情況，將立即啟動報警裝置，還具有圖像顯示功能，用于電源設(shè)備各項信息的顯示，其信息傳遞主要借助的是遠程或者是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，由主控機和副控機協(xié)同工作，其運用了計算機技術(shù)，可記錄、存儲信息，并且具有管理功能；第二，電源變換層，可根據(jù)設(shè)備實際需求的電源形式，進行交流電源的轉(zhuǎn)換；第三，保護層，其具有保護鐵路電源設(shè)備系統(tǒng)的功能，可隔離故障設(shè)備，并可防雷擊，以及可進行斷路保護等[3]。

2.1 改造方法

2.1.1 顯示屏改造

在信號電源屏自動化改造中，采用了多臺控制主機，并使用西門子SIMATIC中的NETW/NETR指令進行信息交互，首先，確定模擬量顯示一屏，設(shè)置port0的NETR指令，進行緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的讀取，收集信號；其次，根據(jù)改造的需求，將數(shù)據(jù)分區(qū)保存；最后，在觸摸屏中使用port1，編寫邏輯控制器中的數(shù)據(jù)收集程序，然后在一屏中顯示出來。

2.1.2 電源系統(tǒng)改造

在軌道交通系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)連接著所有的機電設(shè)備和各個監(jiān)控中心，只要在系統(tǒng)中設(shè)置監(jiān)控點，就可收集到該監(jiān)控點的各項參數(shù)，并進行相應(yīng)的管理，可實現(xiàn)對機電設(shè)備運行狀況的實時監(jiān)測，通過對收集數(shù)據(jù)的判斷，確定設(shè)備是否出現(xiàn)故障，并可發(fā)出故障警報，進而實現(xiàn)了機電設(shè)備的自動化升級改造。另外，軌道交通電源系統(tǒng)在設(shè)置時，為了保證電源的持續(xù)穩(wěn)定供電，可使用層級管理，每個層級中包含了多個電源系統(tǒng)，而每個電源系統(tǒng)之間沒有關(guān)聯(lián)，當其中一個電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則不會影響到其他電源系統(tǒng)的正常供電，以及可根據(jù)機電設(shè)備對電力的具體需求，進行自動化的調(diào)整。為了進一步保證電源系統(tǒng)的可持續(xù)供電，在系統(tǒng)中增設(shè)了備份電源，并且使用的是熱機備份。

2.1.3 選擇應(yīng)用智能電源屏

智能電源屏在軌道交通機電設(shè)備自動化改造中的應(yīng)用，具有兩個方面的優(yōu)勢，一方面，當電源系統(tǒng)出現(xiàn)供電故障時，智能電源屏?xí)詣忧袛嚯娫?，并發(fā)出故障警報，以及給出故障提示；另一方面，其在機電設(shè)備中分布式設(shè)置，并使用了可編程控制器，通過控制主機對機電設(shè)備進行實時監(jiān)控和管理，收集機電設(shè)備的運行信息，并在控制主機中進行數(shù)據(jù)處理和存儲，提升了整個機電設(shè)備系統(tǒng)的自動化水平，進而減少了設(shè)備維護中的人力、物力、財力的投入，實現(xiàn)了機電設(shè)備智能化控制[4]。

2.2 信號電源屏的維護技術(shù)

信號電源屏在長期的運行過程中，難免出現(xiàn)故障，引起故障的原因主要是電源輸入異常，以及性能沒有達到機電設(shè)備的需求。比如，軌道交通線路較長，尤其是鐵路系統(tǒng)，會受到天氣變化、自然環(huán)境的影響，引起電壓大幅度的波動，或者是突發(fā)停電，使得電壓波形諧波失真，影響電源屏信號的輸出。此外，信號電源屏運行條件也會影響到其信號的傳輸，當環(huán)境溫度大于40℃時，或者是濕度高于90%，極易引起電源屏出現(xiàn)運行問題。

2.2.1 在線監(jiān)測

基于上面的分析，電源屏故障主要表現(xiàn)在電源的輸入和輸出上，因此，在維護工作中，需對輸入和輸出端進行檢測，以判斷電源屏是否運行良好。以及還要注意線路上的繼電保護裝置的在線監(jiān)測，以判斷其功能是否正常，在電源屏運行過程中，一旦出現(xiàn)故障，在線監(jiān)測系統(tǒng)會立即發(fā)出警報，并將故障信息反饋至主控制機，為后續(xù)的維修工作提供依據(jù)。

2.2.2 故障診斷和維護方式

對信號電源屏運行過程中形成的數(shù)據(jù)，進行實時的收集、整理、保存，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行分析，以確定其運行數(shù)據(jù)是否在正常值的范圍內(nèi)，從而評估電源屏的運行狀態(tài)。針對電源屏出現(xiàn)的問題，采取不同等級的警報提示，以區(qū)分故障程度，作為維護工作的參考。比如，故障等級較低，可由維護人員自行檢修，如果故障等級較高，則需上報至維護中心，如果維護中心不能解決故障，則應(yīng)聯(lián)系生產(chǎn)廠家，由其進行技術(shù)指導(dǎo)或者是維修。

3 軌道交通機電設(shè)備自動化改造及維護管理的對策

3.1 制定自動化改造及維護管理工作計劃

基于軌道交通機電設(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜性，在維護管理工作中需制定系統(tǒng)性、科學(xué)性的維護管理工作計劃，以保證維護管理工作的有效開展，在制定工作計劃之前，軌道交通運營企業(yè)需對自身的管理水平，結(jié)合機電設(shè)備運行的實際情況，以及自動化發(fā)展方向等，進行綜合性的考慮，以確保工作計劃的可行性。第一，摸清管轄范圍內(nèi)所有機電設(shè)備的具體情況，并進行詳實記錄，建立機電設(shè)備維護檔案，主要包括了機電設(shè)備基本信息、各項參數(shù)、運行狀況、自動化程度等；第二，完成全面的機電設(shè)備信息調(diào)查后，將機電設(shè)備進行分類，依據(jù)類別制定自動化改造和維護管理計劃，在計劃中需提出要求、明確目標，并設(shè)計每個類別的自動化改造模板；第三，根據(jù)模板中的內(nèi)容，與其對應(yīng)的機電設(shè)備進行現(xiàn)場核實，逐條比對，確定模板的合理性；第四，當機電設(shè)備突發(fā)狀況時，需立即向上級部門匯報，并立即進行處理和控制，避免故障的擴大化；第五，完成改造后，需對改造后的設(shè)備進行跟蹤監(jiān)測，以評估自動化改造的效果[5]。

3.2 確保工作計劃的執(zhí)行到位

工作計劃制定后，需嚴格落實計劃中的各項內(nèi)容和工作措施，可設(shè)立專門的監(jiān)察部門，對工作計劃的執(zhí)行情況進行監(jiān)督和管理，防止工作計劃執(zhí)行出現(xiàn)偏差，及時發(fā)現(xiàn)改造過程中出現(xiàn)的問題，提升改造的成效。另外，在實際的監(jiān)察工作中，還要注重日常的巡檢工作，對設(shè)備改造后的維護管理狀況進行檢查，以督促維護管理工作的有效開展。還需制定監(jiān)察工作辦法，明確監(jiān)察人員的監(jiān)察內(nèi)容和責任，使其監(jiān)察工作具有目標性和計劃性，或者是每個工作站，都專門安排一名或幾名監(jiān)察人員，以對工作站的改造和維護管理情況進行實時督促，進而提升工作站的維護管理效率。

3.3 提升維護人員的業(yè)務(wù)能力

軌道交通機電設(shè)備的集成度和技術(shù)水平較高，其在自動化改造后，實現(xiàn)了監(jiān)測、控制、故障診斷和排查的自動化，進一步提升了技術(shù)的復(fù)雜程度，因此，需要維護人員和管理人員具備較高的業(yè)務(wù)能力和專業(yè)技能，需要軌道交通運營企業(yè)針對人員業(yè)務(wù)能力進行著重培養(yǎng)，開展維護技術(shù)的系統(tǒng)性、專業(yè)化、長期性的培訓(xùn)，以全面提高機電設(shè)備維護隊伍的業(yè)務(wù)能力和技術(shù)水平。

4 結(jié)語

軌道交通作為各個地區(qū)交通運輸?shù)囊溃鋵Φ貐^(qū)經(jīng)濟的發(fā)展有著積極的作用，支持其良好運營的關(guān)鍵是軌道交通的機電設(shè)備，而機電設(shè)備的自動化程度及維護管理質(zhì)量，對軌道交通的運營效率有著直接的影響。在信息技術(shù)和自動化技術(shù)快速發(fā)展的今天，通過對機電設(shè)備的自動化改造，促使機電設(shè)備高效率的運行，并通過加強改造后設(shè)備的維護管理，可進一步鞏固自動化改造的成果，進而全面提升軌道交通的自動化水平，促進軌道交通運營質(zhì)量的大幅度提高。