基于红外循迹实现地铁车辆厂车辆检测与维修的简单自动化构想

基于红外循迹实现地铁车辆厂车辆检测与维修的简单自动化构想

倪道虎

天津市地下铁道运营有限公司天津300222

摘要：本文根据红外循迹的方式结合机械自动化，建立人和车的控制和被控制关系，实现地铁车辆厂车辆的检测与维修自动化，在车辆厂的运输车上面安装机械臂实现相关设备的装卸，运输车根据相关设备的仓库编号由维修人员发出命令，主控电脑自动优化路线，控制运输车到对应仓库，由机械臂把设备搬到运输车上面，然后运输车按照循迹的方式把设备运输到需要的地方。随着城市轨道交通的日益发展，运营线路的增加，车辆的增加在所难免，实现车辆厂的自动化，有效的提高了车辆厂进行车辆的检测与维修的效率。

关键词：红外循迹；机械臂；车辆检测；自动化

1城市轨道交通的发展趋势

随着社会城市化进程的加快，城市自身的矛盾也日益突出，尤其是人口的快速增长，交通给城市带来了前所未有的压力，发展大容量、环保型、经济型的城市轨道交通，已成为解决大城市交通矛盾的关键。《国家产业技术政策》明确指出：“在百万人以上城市，要优先发展以轨道交通为主的公共交通系统。”我国城市轨道交通建设虽然起步较晚，但随着改革开放和我国国民经济的发展也得到大力发展，自1971年我国第一条地铁在北京投入运营以后，城市轨道交通相继在我国十几个城市开展，据调查：我国开展轨道交通的城市交通压力明显减小。现在地铁已经成为一些城市居民出行的首选交通，由此可见：发展城市轨道交通已经是各个大城市解决城市交通压力的利器。

然而，随着城市轨道交通的发展，人们对轨道交通的关注多了，轨道交通的各种问题也被人们提出，其安全性是大多数人首先考虑的问题，对地铁车辆的定期的检测与维修是对行车安全的基本保障。面对数量很多、庞大的地铁车辆，快速、准确的检测与维修不仅是要保障列车的正常运行，而且是要保证列车的安全。现阶段，大多数城市的轨道交通的维修周期是一年，每辆车的维修时间为15天，在这么短的时间要全面的检测车辆的各种性能，需要大量的工作人员。车辆检测的相关设备一般较大，移动不方便。人工驾驶运输车搬运设备又会造成大量人力的浪费，如何减少工作人员的数量又提高工作效率呢？如果实现相关设备的自动化搬运，检测人员根据需要的设备，对相对应的运输车发出请求命令，运输车把设备运送到需要的地点，这样就可以大大减少工作人员的数量，还会提高工作人员的检测速度。更快的完成维修厂对车辆检测与维修。

2维修厂实现自动化的“手”

要想实现维修厂自动化，必须要实现运输车对相关设备的装卸，按照一般工业自动化的常规设计，会在运输车上面按照一些机械手臂，当然，这里也可以，但是，不能搬运一些比较大的设备，这就需要先对相关设备进行分类，根据维修厂设备的类型，不能使用机械臂搬运的无非就是一些比较大的设备，这些设备可以放到一个平板车上面，不用的时候放到仓库中，需要的时候由工作人员指挥运输车利用机械臂带动平板小车运送到指定位置。

对于那些可以直接利用机械臂搬运的设备，不可能随便堆放，这样机械臂是不可能从那么多设备中找到要搬运的设备，这就需要对不同的设备分类存放到对应的仓库中，为每一个设备表上对应的条形码编号，方便运输车对设备的识别，以及对设备位置的定位。

运输车运动到和相关设备平行关系时，由条形编码识别器判断出设备的位置和设备的种类，然后控制机械臂搬运相关设备。

3维修厂实现自动化的“眼”

上面论述了要实现维修厂自动化的机械要求，通过控制机械臂可以把设备搬运到运输车上面，要想实现自动化，还需要运输车根据指令可以把搬运到运输车上面的设备运送到维修人员指定的位置。由于在维修厂中每列地铁车辆都需要在轨道上面运行，维修厂需要铺设大量的钢轨。明显要实现运输车的自动化运行，就不能使用轨道引导运输车的运行方向，那么使用什么方式作为引导运输车的运行呢？

近年来，由飞思卡尔半导体公司举行的“飞思卡尔智能车大赛”在各个高校同学的积极参与下，每年参赛作品的水平都在快速的提高。连续好几届比赛冠军的北京科技大学现在的速度可以达到4m/s。并且在复杂弯曲的赛道上面实现“零失误”，在高低不平的赛道上面也是“行走自如”。由此可见：红外循迹的运行方式已经比较成熟。为此可以借鉴“飞思卡尔智能车大赛”的经验，把红外循迹的方式应用到维修厂，运输车利用红外循迹的方式，根据维修人员的命令就可以实现自动化。

4维修厂实现自动化的过程

为了实现自动化，用尽可能少的路线，把各个维修点和设备存放的仓库对应起来。用黑色（或其他对红外线吸收能力很强的颜色）的塑料条铺设成路线，要求路线最可能是直线，这样方便小车的运行。为了避免道路的交叉，需要在各个停车点建立一条总线。

建立如上图的运输路线，以4个仓库点供应4个车辆维修点为例，把仓库和维修点建立一种网络化的路线网，在每一条路线离端口一小段距离的位置放置一个压力传感器，在主控电脑上建立运行路线的实时状况，由电脑根据每条路线的使用情况，自动优化出运输车的运行路线，由主控电脑控制运输车的运行，维修人员在维修点根据需要的设备向主控电脑发出相应设备的使用请求，主控电脑根据相关设备的使用情况，调用相应的运输车到设备仓库取用，然后按照优化出来的路线把设备运送到维修点。当维修人员使用完以后，向主控电脑发出归还请求，主控电脑会再次优化返回路线，控制运输车按照红外循迹的方式把设备放到仓库中。

5维修厂自动化的优点

实现维修厂相关设备调用的自动化，有利于提高工作效率。原本由人工开着运输车运送设备到维修点，这样会浪费大量的人力和物力。采用自动化，维修人员只需根据对设备的需求，向主控电脑发出请求命令就会很快的得到相应的设备。原来需要人工搬运设备，现在由运输车自动完成装卸，还节省了劳力。根据维修厂最低的人员需求，每个仓库需要一个人，运输车的驾驶需要一个人，4个仓库点需要4个人，每一辆运输车需要一个人，完成设备的运输最低就需要8个人，而现在，只需要一个管理着主控电脑的人就可以完成。这不仅可以提高工作效率，更可以节约大量的工作人员，让他们可以投入到其他的工作岗位，产生更大的经济效益。

结束语

地铁维修厂的自动化可以节约大量的工作人员；同时，还会提高工作效率。本文讲述的是最简单的自动化构想，当然，要完成一个车辆厂的自动化还需要很多的功能和应用，还有很长的路要走。随着社会的发展，工业的自动化发展已经势不可挡，无论车间、工厂，还是港口、码头，实现自动化的工作模式会被更多的公司所接受。希望本文的构想可以为以后各个领域的自动化发展提供一个想法，一点创意。

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