轨道交通机电设备的自动化改造及维护管理

邵小辉

（昆明地铁运营有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

轨道交通自动化改造以及维护管理的加强，有利于轨道交通自动化程度和管理水平的提高，在原有的控制系统中，部分机电设备的运行，需要工作人员手工操作，由于人工操作存在一定的失误率，不利于机电设备的安全运行[1]。所以，轨道交通机电设备的自动化改造是其安全运行的需要，将先进的自动控制设备安装在轨道交通机电设备系统中，对机电设备进行自动化控制，实现对机电设备的实时、动态化监测，以及自动进行故障诊断，并切断故障设备的电源，以实现轨道交通的稳定、持续运行。

1 轨道交通机电设备维护管理的不足

1.1 维护成效有限

轨道交通机电设备经过长时间、超负荷的运行，自然损耗无法避免，进而引起设备老化，出现设备运行故障问题，一种是机械故障，主要体现在设备的零部件上，出现了过度磨损，部件表面金属剥落，或者是轴承变形等现象；另一种是电气故障，电气故障的种类较多，像输电线路问题、控制系统问题、电力设备故障等，一旦出现电气故障，则需要在维修过程中，思考的全面性，从整个系统入手，而不是针对单个设备的维修，以避免单个设备维修后，与整个系统中的设备出现运行冲突[2]。然而在实际的维修工作中，维护人员注重于故障的排查，针对单个设备进行维修，而有些故障是由于系统中其他设备出现运行问题，受到了牵连而发生故障，使用排除法，逐个排除故障原因，延长了维修时间，影响到维修的成效。

1.2 维护管理较为薄弱

部分维护管理人员在实际的工作中，监督管理不够严格，存在一定的管理漏洞，导致机电设备维护不到位。现行的维护管理制度未及时更新，滞后于轨道交通的发展，使得维护管理各项措施落实不到位。机电设备故障发生具有不可预测性，当出现突发状况时，缺少维护的应急措施，故障得不到及时有效的处理，将进一步扩大设备故障的影响范围。维护管理人员承担着机电设备安全运行的重任，其思想和认识上的不足，会影响到机电设备维护的质量，进而影响到整个轨道交通的运行。

1.3 管理人员专业性不够

机电设备维护管理人员不仅要懂管理，还要具有机电设备维修的专业技能，甚至要高于维护人员的技术水平，一旦维护人员在维修工作中出现问题，管理人员可及时准确的进行指正，而在实际的维护管理工作中，管理人员在机电维修方面的专业性不够，使得维护管理工作中，不能给维护人员进行专业性的指导和建议，也发现不了维护工作中存在的问题，进而留下了机电设备运行的安全隐患。

2 机电设备自动化改造方法

本文以轨道交通中的信号电源屏自动化改造为例，进行机电设备自动化改造的论述，信号电源屏在轨道交通中的应用，提升了机电设备的自动化水平。现阶段其主要应用在三个方面，第一，现场监测，对轨道交通电源设备系统进行实时监测，其具有自动报警功能，发现异常情况，将立即启动报警装置，还具有图像显示功能，用于电源设备各项信息的显示，其信息传递主要借助的是远程或者是内部网络，由主控机和副控机协同工作，其运用了计算机技术，可记录、存储信息，并且具有管理功能；第二，电源变换层，可根据设备实际需求的电源形式，进行交流电源的转换；第三，保护层，其具有保护铁路电源设备系统的功能，可隔离故障设备，并可防雷击，以及可进行断路保护等[3]。

2.1 改造方法

2.1.1 显示屏改造

在信号电源屏自动化改造中，采用了多台控制主机，并使用西门子SIMATIC中的NETW/NETR指令进行信息交互，首先，确定模拟量显示一屏，设置port0的NETR指令，进行缓冲区数据的读取，收集信号；其次，根据改造的需求，将数据分区保存；最后，在触摸屏中使用port1，编写逻辑控制器中的数据收集程序，然后在一屏中显示出来。

2.1.2 电源系统改造

在轨道交通系统中，电源系统连接着所有的机电设备和各个监控中心，只要在系统中设置监控点，就可收集到该监控点的各项参数，并进行相应的管理，可实现对机电设备运行状况的实时监测，通过对收集数据的判断，确定设备是否出现故障，并可发出故障警报，进而实现了机电设备的自动化升级改造。另外，轨道交通电源系统在设置时，为了保证电源的持续稳定供电，可使用层级管理，每个层级中包含了多个电源系统，而每个电源系统之间没有关联，当其中一个电源系统出现故障，则不会影响到其他电源系统的正常供电，以及可根据机电设备对电力的具体需求，进行自动化的调整。为了进一步保证电源系统的可持续供电，在系统中增设了备份电源，并且使用的是热机备份。

2.1.3 选择应用智能电源屏

智能电源屏在轨道交通机电设备自动化改造中的应用，具有两个方面的优势，一方面，当电源系统出现供电故障时，智能电源屏会自动切断电源，并发出故障警报，以及给出故障提示；另一方面，其在机电设备中分布式设置，并使用了可编程控制器，通过控制主机对机电设备进行实时监控和管理，收集机电设备的运行信息，并在控制主机中进行数据处理和存储，提升了整个机电设备系统的自动化水平，进而减少了设备维护中的人力、物力、财力的投入，实现了机电设备智能化控制[4]。

2.2 信号电源屏的维护技术

信号电源屏在长期的运行过程中，难免出现故障，引起故障的原因主要是电源输入异常，以及性能没有达到机电设备的需求。比如，轨道交通线路较长，尤其是铁路系统，会受到天气变化、自然环境的影响，引起电压大幅度的波动，或者是突发停电，使得电压波形谐波失真，影响电源屏信号的输出。此外，信号电源屏运行条件也会影响到其信号的传输，当环境温度大于40℃时，或者是湿度高于90%，极易引起电源屏出现运行问题。

2.2.1 在线监测

基于上面的分析，电源屏故障主要表现在电源的输入和输出上，因此，在维护工作中，需对输入和输出端进行检测，以判断电源屏是否运行良好。以及还要注意线路上的继电保护装置的在线监测，以判断其功能是否正常，在电源屏运行过程中，一旦出现故障，在线监测系统会立即发出警报，并将故障信息反馈至主控制机，为后续的维修工作提供依据。

2.2.2 故障诊断和维护方式

对信号电源屏运行过程中形成的数据，进行实时的收集、整理、保存，使用大数据技术对这些数据进行分析，以确定其运行数据是否在正常值的范围内，从而评估电源屏的运行状态。针对电源屏出现的问题，采取不同等级的警报提示，以区分故障程度，作为维护工作的参考。比如，故障等级较低，可由维护人员自行检修，如果故障等级较高，则需上报至维护中心，如果维护中心不能解决故障，则应联系生产厂家，由其进行技术指导或者是维修。

3 轨道交通机电设备自动化改造及维护管理的对策

3.1 制定自动化改造及维护管理工作计划

基于轨道交通机电设备系统的复杂性，在维护管理工作中需制定系统性、科学性的维护管理工作计划，以保证维护管理工作的有效开展，在制定工作计划之前，轨道交通运营企业需对自身的管理水平，结合机电设备运行的实际情况，以及自动化发展方向等，进行综合性的考虑，以确保工作计划的可行性。第一，摸清管辖范围内所有机电设备的具体情况，并进行详实记录，建立机电设备维护档案，主要包括了机电设备基本信息、各项参数、运行状况、自动化程度等；第二，完成全面的机电设备信息调查后，将机电设备进行分类，依据类别制定自动化改造和维护管理计划，在计划中需提出要求、明确目标，并设计每个类别的自动化改造模板；第三，根据模板中的内容，与其对应的机电设备进行现场核实，逐条比对，确定模板的合理性；第四，当机电设备突发状况时，需立即向上级部门汇报，并立即进行处理和控制，避免故障的扩大化；第五，完成改造后，需对改造后的设备进行跟踪监测，以评估自动化改造的效果[5]。

3.2 确保工作计划的执行到位

工作计划制定后，需严格落实计划中的各项内容和工作措施，可设立专门的监察部门，对工作计划的执行情况进行监督和管理，防止工作计划执行出现偏差，及时发现改造过程中出现的问题，提升改造的成效。另外，在实际的监察工作中，还要注重日常的巡检工作，对设备改造后的维护管理状况进行检查，以督促维护管理工作的有效开展。还需制定监察工作办法，明确监察人员的监察内容和责任，使其监察工作具有目标性和计划性，或者是每个工作站，都专门安排一名或几名监察人员，以对工作站的改造和维护管理情况进行实时督促，进而提升工作站的维护管理效率。

3.3 提升维护人员的业务能力

轨道交通机电设备的集成度和技术水平较高，其在自动化改造后，实现了监测、控制、故障诊断和排查的自动化，进一步提升了技术的复杂程度，因此，需要维护人员和管理人员具备较高的业务能力和专业技能，需要轨道交通运营企业针对人员业务能力进行着重培养，开展维护技术的系统性、专业化、长期性的培训，以全面提高机电设备维护队伍的业务能力和技术水平。

4 结语

轨道交通作为各个地区交通运输的要道，其对地区经济的发展有着积极的作用，支持其良好运营的关键是轨道交通的机电设备，而机电设备的自动化程度及维护管理质量，对轨道交通的运营效率有着直接的影响。在信息技术和自动化技术快速发展的今天，通过对机电设备的自动化改造，促使机电设备高效率的运行，并通过加强改造后设备的维护管理，可进一步巩固自动化改造的成果，进而全面提升轨道交通的自动化水平，促进轨道交通运营质量的大幅度提高。