铁路牵引变电所基于智能移动机器人智能运维管理体系建设构想

文/刘方

牵引变电所是铁路机车供电的来源，是保障铁路运行的基本环节，经过多年的改造和发展，牵引变电所在我国大部分的铁路线路中已经得到了合理的覆盖，无人值班牵引变电所在铁路运行中的应用也得到了极大的普及，进而提高了牵引变电所的运行效率。随着数字化、智能化的发展，四遥（遥控、遥测、遥信、遥调）功能已经基本可靠，通过增加遥视功能，可逐步实心牵引变电所的无人化建设条件。在从“无人值班”向“无人值守”的转变过程中，不仅要解决设备和技术上的问题，还要深入分析日常运行和维护过程中出现的问题，以对无人值守牵引变电所实现科学管理。

1 无人值班牵引变电所的运行模式

真正了解无人值班牵引变电所的运行模式，必须对“无人值班”能够正确理解，“无人值班”并不是真正脱离铁路工作人员的管理，而是借助技术设备，通过人与机器之间的合理协调来保障牵引变电所的正常运行。在部分情形下，牵引变电所在经过无人值班的改造之后，还需要配备现场值班人员，以确保设备隐患能够彻底被检测出来，从而保证牵引变电所的安全运行。按照目前牵引变电所的设计，其运行模式在层级上可以分为四级。最上层一级是总调度所，其下一层可以分为若干个调度台。调度台下属操作台和巡检队负责各个牵引变电所的具体工作。

操作队可以设在对应的调度所和供电段，其作用主要是负责本辖段无人值班变电所的遥控、遥测，填写运行日志和事故异常、处理记录，并对异常现象进行分析判断，确保供电调度能够实时掌握运行情况。巡检队一般设在变电所所在地的供电车间，其负责定期巡查所辖变电站内的设备、设施和工具等，在常规年检时，配合检修车间办理安全措施。在一些位置比较偏僻的变电所，还应当设立达到运维要求的值守人员，以便在巡检人员无法及时达到时，处理各项临时故障。操作队和巡检队需要坚持24小时值班制度，并接受供电调度的指挥。

2 智能巡检机器人应用探索

2015年10月，国自“轮式智能机器人巡测运维管理系统”率先在上海铁路局杭州供电段新上虞牵引所正式投入使用，实现人工巡检到机器人智能巡测的跨越。该智能巡测运维管理系统核心采用一套国自轮式移动机器人，巡测覆盖了室外变压及室内二次设备区域，首次实现牵引变电所单机器人室内外全覆盖巡视。智能巡测机器人工作主要包括：任务下达、表计识别、红外测温、自主充电、数据采集、数据分析、故障判断、微气象等内容。机器人系统在运行过程中也逐步暴露了一些问题，如在电缆夹层处，由于轮式机器人的局限性，导致无法进入，需要补充额外的摄像头进行监测，同时在一些高压设备内部增设了局部放电检测设备，所有设备数据统一接入智能机器人系统进行分析。目前，智能巡测运维管理系统通过完全自主或遥控方式，代替人员对设备进行巡视检测，并与供电专业综合自动化控制系统实现数据联动，报警数据进行实时共享，综自系统数据与现场机器人检测数据进行校核，及时发现设备存在的故障及趋势问题，真实实现无人值守。上虞牵引变电所机器人的应用为国内首创铁路智能巡测系统，保障铁路供电系统地面设备的可靠与稳定，大幅降低管理及维护成本，为铁路供电系统的智能维护提供了创新型的技术手段。

2018年10月，根据中国铁路总公司发布的《牵引供变电所实施无人值班值守工作的指导意见》（工电函﹝2018﹞101号）所要求的内容，杭州供电段在杭黄铁路新建线中对富阳牵引变进行了新一步的探索应用，建设了以智能巡检机器人为主的辅助监控系统平台。该系统平台通过标准接口，采集所内辅助设备信息，实现信息共享与告警联动功能，并将监控和报警信息上传。辅助监控系统包含以下子系统：环境监控系统、安全防范及门禁系统、火灾消防报警子系统、视频监控子系统（含红外线测温）、SF6气体监测及机器人巡检系统等。

牵引变电所采用分层分布式辅助监控系统，通过通信网络连接现场智能传感设备，实现变电所的安全防范、环境监测、火灾探测报警及联动控制、视频监控（含红外线测温）、SF6气体监测及机器人巡检等功能于一体的安全监视和智能控制功能，以满足铁路运营对牵引供电系统安全生产的要求，完成牵引变电所亭内监控、环境、安防、火灾探测等数据的集中采集处理，实现各子系统内的智能联动控制，并将辅助监控系统信息通过上传至供电段及路局调度大楼主站，为决策层针对设备状态检修提供可靠及时的决策依据，实现具有革新意义的管理体系。

3 提升无人值守牵引变电所运行水平的措施

3.1 智能化系统建设改造

目前在无人值守牵引变电所的改造运行中，智能化系统无法得以完善的主要原因是在投入初期对资金的需求量比较大，并且还需要对相关的硬件进行升级改造。据有关人员进行分析，在采取4人值班的情况下，其在1-1.5年内的资金消耗与一套完整智能机器人巡测系统投入相当，但是在智能机器人巡测系统投入的情况下，其运行效率将会大大提高，并且其使用寿命可以保持10年以上。这就要求管理部门的人员要能够从长远角度出发，不断加大投入力度，根据牵引变电所实际运行的需要，逐步对软件系统和相关的硬件设施进行升级和完善，以便更好的达到无人值守的运行要求。

3.2 完善智能化巡检制度

在对牵引变电所进行无人值守的改造过程中，对于智能化管理工作提出了更高的要求，因此，必须根据改造实施阶段的不同，对管理制度进行合理的调整。首先在制度内容的制定上，要根据无人值守制度的特点，改进原来的规章制度中与现行工作流程不相符的部分，减少因流程不符给工作人员带来的重复工作或者重点操作不同的情形，切实提高工作人员日常巡检和维修的效率。其次是要根据改造工作实施的步骤，及时对工作人员开展相关的培训工作，使其能够在原有知识层次的基础上深入了解无人值守模式下对检修工作提出的要求，充分掌握检修工作所必须的基础知识，快速处理检修工作中出现的问题。最后还要制定出针对无人值守模式运行下统一验收标准，使工作人员能够明确自身工作所应达到的质量标准，杜绝后期隐患的产生。

4 结束语

无人值守牵引变电所运行的模式是未来高速铁路发展的大趋势，其能够极大促进我国铁路系统结构的完善，在原有铁路建设水平的基础上对铁路功能进行再一次的升级，为人们的日常生活和社会发展提供更加高效的支持。在无人值守牵引变电所的日常运营中，将会出现与传统运营管理不同的特点，只有深入研究这些问题产生的根源，采用科学的方式进行合理的解决，才能促进无人值守牵引变电站管理水平的不断提高。