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    淺談機器人技術設備與鐵路企業的融合發展

    所屬分類:電子論文 閱讀次 時間:2020-02-25 08:56

    本文摘要:摘要:隨著機器人技術裝備的飛速發展,其在鐵路行業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的應用做簡要的綜述。重點對工業機器人在哈爾濱局集團公司的應用進行了介紹,并結合鐵路行業的相關工作,提出了機器人技術裝備與鐵路企業融合發展

      摘要:隨著機器人技術裝備的飛速發展,其在鐵路行業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的應用做簡要的綜述。重點對工業機器人在哈爾濱局集團公司的應用進行了介紹,并結合鐵路行業的相關工作,提出了機器人技術裝備與鐵路企業融合發展的若干思考和建議。

      關鍵詞:機器人技術裝備;鐵路;應用

    中國設備工程

      1引言

      近年來,伴隨著人工智能、云計算、大數據、物聯網等新興信息技術快速發展和日臻成熟,為鐵路事業的發展注人了新動力,目前國鐵集團非常重視智慧鐵路建設。通過智能系統的整合集成運用,將物聯網、大數據、云計算、人工智能與鐵路企業深度融合,利用其更透徹的感知和度量、互聯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新中的應用,加快智能化鐵路進程,是鐵路企業以創新驅動發展的重要課題。

      2機器人技術裝備在鐵路行業的應用

      隨著機器人技術裝備的快速發展,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、噴涂等作業中得到廣泛的應用。工業機器人作為高端制造裝備的重要組成部分,是我國先進制造業的重要技術裝備,將對未來生產和社會發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、計算機之后出現的又一戰略性新興產業m。隨著中國機器人產業向“融合發展、深化應用”的不斷推進,在鐵路行業也涌現出了一大批智能機器人。無論是在站車服務還是檢修、監測、檢測方面,它們都發揮了重要作用。

      (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。此外,“成成”還會通過發出連續均勻的“嗡嗡”聲或發出異常聲響對變壓器狀態進行檢測,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。控制中心負責收集整理采集的圖像、調整整個檢查工作過程;圖像采集機構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定、可靠,并可大幅縮短作業耗時,有效節省了人力資源。

      (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,搭載了旋轉高清攝像頭和三軸穩定云臺,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向架焊接過程中的應用,為提高焊接質量、提升生產效率、保證運輸生產安全發揮了重要作用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,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。減速頂在調車調速、提高作業效率、保證運輸作業和人身安全方面發揮著至關重要的作用。因此,定期及時養護維修減速頂,保證減速頂良好的運用狀態,對保證運輸生產安全至關重要。

      3.1.1傳統減速頂養護維修存在的問題

      傳統的減速頂日常及大修期的維修作業各環節全部依靠人工完成,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配和車站運輸安全都帶來了極大的考驗。(2)人工維修質量差減速頂維修中,清洗、組裝、注油、充氮等若干環節對作業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的各項性能指標。

      (3)人工維修成本高人工維修作業的主體是維修人員,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,不僅污染環境,而且成本高昂。(4)作業勞動強度大減速頂的單體平均重量約為13公斤,維修期間對十多公斤的減速頂數次搬轉挪移,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,減速頂室內檢修流程從拆解到組裝流水線作業需要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,就傳統減速頂維修中存在的突出問題,優化減速頂維修流程,將現有的21道工序、9個工位進行優化重組為4個工位。節省實際作業人員4~5名,并有針對性的解決了現場作業中存在的突出問題。主要具有以下特點:(1)采用先進技術,切實提高生產效率。通過“六軸工業機械手”輔以專門研發的“自動化拆裝夾具”,配合高潔凈度清洗效果的“超聲波清洗機”,使一臺減速頂的平均維修時間壓縮到10分鐘以內。(2)保證維修品質,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;通過對現有減速頂實驗臺的改造升級,加人“數顯式”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顯及存儲功能檢測裝置,實現對減速頂的壓力檢測,確保每臺減速頂的各項性能指標“可視”、“可調”、“可控”。(3)減速頂的轉移換位通過“六軸工業機械手”、高精度傳感器、傳送帶等實現,全程不需要人工參與,大大降低維修人員勞動強度。

      3.2鐵路檢修作業關鍵環節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、作業環境惡劣、檢修標準高、效率要求高的環節,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場調研工作,組建項目攻關團隊,保持定力持續開展科技創新,解決安全、生產、經營中突出的關鍵問題,充分發揮科技創新的支撐引領作用,助推企業快速發展。

      4機器人技術裝備與鐵路企業融合發展的若干思考

      4.1深化機器人技術裝備在鐵路行業的應用

      加強現場調研,推進機器人技術裝備在鐵路固定、移動設備檢修作業關鍵環節的應用,從而改善作業環境,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圖像識別、激光掃描定位檢測等功能,模擬人工作業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據傳入鐵路貨車技術管理信息系統,將檢測數據與鐵道行業標準TB/T3267—2011《鐵道貨車承載》規定的標準數據進行比對后,使用機械臂系統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效率和準確度。(3)鐵路貨車轉向架拆解機器人通過主控計算機控制機械臂系統將貨車轉向架進行拆解,替代人力拿取枕簧、斜楔等較重的配件。此項應用能夠將作業人員從負荷大的工作中徹底解放出來,杜絕人身傷害的發生。

      4.2開展高寒地區高速鐵路檢測、監測技術應用研究

      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數據傳輸、機器視覺、光學測量等技術進行檢測和監測,開展高寒地區動車組安全運行技術研究。

      4.3依托“產學研”加快先進技術與鐵路企業的融合發展

      高校和科研院所是企業技術進步的生力軍,“產學研”合作是推動企業技術創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深度融合,我們積極探索與哈爾濱工業大學、大連交通大學等高等院校戰略合作途徑,在材料科學、工程學、計算機科學、環境與生態學、人工智能、軌道交通、列控技術等方面,結合哈爾濱局集團公司運輸安全生產市場需求,整合校企優質資源,積極探索“產學研”緊密結合創新模式,搭建校企協同戰略平臺,從而實現科技創新高質量發展。同時充分發揮校企雙方市場和技術優勢,利用國家、國鐵集團、黑龍江省促進科技成果轉化優惠政策,促進科技創新和成果轉化,提高市場競爭能力和創新驅動發展動力。充分發揮校企雙方資源和技術優勢,構建“資源共享、優勢互補、相互促進、共同提高”的校企合作發展新格局。

      4.4完善科技創新政策環境

      依據國鐵集團科技創新政策,結合哈爾濱局集團公司實際,優化科技創新管理流程,明晰科技創新管理職責,明確科技創新管理標準,完善科技創新管理制度辦法,營造良好科技創新環境。

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

      5結束語

      隨著《鐵路“十三五”發展規劃》的全面實施,鐵道行業和鐵路企業的科技創新在引領、支撐企業創新發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、大數據、物聯網等新興信息化技術的引人發揮了重要作用。其中,機器人技術裝備在鐵路行業的深人應用為改變鐵路現場作業模式、提高作業效率、改善現場作業環境、提高安全可靠性能、節省人力資源等方面發揮了重要作用。加強機器人技術裝備研發,推動機器人技術裝備與鐵路行業的融合發展將為加強現代化鐵路建設,構建現代綜合交通運輸體系具有十分重要的意義。

      參考文獻

      [1]王田苗,陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].機械工程學報,2014(9):1-13.

      [2]吳興旺,張惠.鐵路貨車輪對全自動機器人噴涂系統的應用丨J】.中國設備工程,2017(8):156-158.

      [3]張驥豐,鄭衛剛,李文超.鐵路機車轉向架焊接機器人系統的設計與應用[•!].金屬鑄鍛焊技術,2012(15):181-182.

      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年創刊是中國工業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發展工作的戰略、政策、法規,關注全球工業、設備管理等全面解決方案的專業載體。它憑借提供準確、客觀、專業性的信息,服務于中國經濟發展。雜志充分依托國家發改委、工信部等平臺資源優勢,為企業搭建政策與市場機會的平臺,為企業提供展示優勢和對接服務的平臺,搭建企業與政府互動的平臺,推動中國工業綠色發展,推動綠色經濟,建設生態文明。

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