摘要：在中國(guó)鐵路高速發(fā)展的近10年里，鐵路客車上水設(shè)備由過(guò)去原始的人工手動(dòng)上水裝置到遙控回卷上水裝置，取得了較大的進(jìn)步，該設(shè)備在節(jié)約水資源，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決凍害等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已被總公司和業(yè)主單位所接受并推廣使用，但由于各方面的原因，導(dǎo)致該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，設(shè)備質(zhì)量良莠不齊等一系列問(wèn)題，加之沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)人工智能，滿足不了高鐵發(fā)展戰(zhàn)略的需求，隨著以智能制造為主導(dǎo)的工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，人工智能上水設(shè)備將會(huì)在這大背景下應(yīng)運(yùn)而生，該設(shè)備充分利用信息通訊技術(shù)和機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合的手段，完全實(shí)現(xiàn)坐在“辦公室里上水”，這也是最大的滿足了鐵路發(fā)展以人為本的要求，也是鐵路客車上水領(lǐng)域發(fā)展方向和目標(biāo)。

關(guān)鍵字：上水設(shè)備   上水領(lǐng)域   高鐵   人工智能   

前言

陜西千方科技發(fā)展有限責(zé)任公司作為專業(yè)生產(chǎn)客車智能上水設(shè)備的廠家，經(jīng)過(guò)17年專業(yè)、專注的發(fā)展和堅(jiān)守，見(jiàn)證了客車上水設(shè)備的發(fā)展歷程；收集了大量的文獻(xiàn)資料；同時(shí)對(duì)路內(nèi)大中小型高鐵站、普速站及動(dòng)車整備庫(kù)的上水設(shè)備現(xiàn)狀及使用情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。對(duì)目前上水設(shè)備使用過(guò)程，存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行不斷攻克，同時(shí)對(duì)行業(yè)發(fā)展方向和目標(biāo)也有了明確認(rèn)識(shí)。

1 上水設(shè)備發(fā)展的基本現(xiàn)狀

1.1  以閥門(mén)+水管+扳手的老式上水設(shè)備

全路大多數(shù)普速車站還保持“一座上水井、一個(gè)開(kāi)關(guān)、一根膠管”的作業(yè)狀態(tài)，作業(yè)程序如下：列車靠站→人工將膠管插到列車注水口→開(kāi)啟閥門(mén)上水→目視列車溢水口溢水→人力拔下膠管→關(guān)閉閥門(mén)。

在拉管的過(guò)程中為了防止水噴出，上水工會(huì)把水管折起來(lái)，當(dāng)?shù)竭_(dá)上水位置時(shí)，打開(kāi)折的管子然后快速插入注水口，往復(fù)循環(huán)，在這個(gè)過(guò)程中由于部分注水口與管子不配套，所以操作難度比較大。車流量大的車站每天插、拔、開(kāi)關(guān)這三個(gè)動(dòng)作每天要重復(fù)幾百次，上水過(guò)程中灑的水在夏天濕滑、冬天結(jié)冰，作業(yè)期間行走距離長(zhǎng)，

優(yōu)點(diǎn)：使用相對(duì)穩(wěn)定可靠

缺點(diǎn)：水資源浪費(fèi)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差，上水效率低，容易產(chǎn)生凍害。

1.2  電磁閥+遙控器的電子上水設(shè)備  

2004年第五次鐵路大提速后，列車?？繒r(shí)間進(jìn)一步縮短，到發(fā)列車密度增加，對(duì)上水作業(yè)提出了新的要求，電磁閥加遙控器的應(yīng)用使得上水效率有了較大的提高，不再往復(fù)開(kāi)閥關(guān)閥。    

具體的操作是，當(dāng)列車進(jìn)站后，全部采用遙控器開(kāi)關(guān)上水電磁閥。整個(gè)過(guò)程改變了以前往復(fù)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的弊病。作業(yè)過(guò)程變得相對(duì)輕松簡(jiǎn)單，工作效率有了很大的提升。 優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，降低勞動(dòng)強(qiáng)敵。但冬季保溫及股道間上水管亂堆亂放及衛(wèi)生安全等問(wèn)題依然沒(méi)有解決。

   1.3 電磁閥+快速接頭+收管器+遙控器的新型上水設(shè)備

這種新型遙控自回卷設(shè)備是在第六次大提速和中國(guó)品牌高速列車CRH開(kāi)行后逐步推廣和應(yīng)用起來(lái)，安裝在高鐵車站和動(dòng)車整備庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了客車上水作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變。作業(yè)程序：列車到站→拉出上水管放進(jìn)注水口→按遙控器上水→快速接頭自動(dòng)鎖緊注水口并開(kāi)始上水→水滿后按遙控器接頭與注水口分離→上水管自動(dòng)收回，上水作業(yè)結(jié)束。

在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)近10年持續(xù)的創(chuàng)新，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行研究攻克，設(shè)備的科技含量和穩(wěn)定性得到了逐步提升，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）為響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，上水接頭由過(guò)去的氣動(dòng)控制升級(jí)為流體壓力接頭，降低了耗電量。同時(shí)采用變形系數(shù)大新型材料，適應(yīng)了不同型號(hào)車體的注水口，避免了水資源的浪費(fèi)。

2）為保證設(shè)備使用的絕對(duì)安全，設(shè)備新增加了防列車拖管功能，有效的保證了列車的運(yùn)行安全，將回卷電機(jī)升級(jí)為24V，有效保證了上水工的人身安全。

3）用動(dòng)力回卷的方式逐步淘汰機(jī)械回卷，動(dòng)力回卷平穩(wěn)可靠，機(jī)械回卷因彈簧疲勞等因素容易出現(xiàn)上水管不易回收，置于股道之間，既不美觀又不安全。

4）為有效杜絕鍍鋅帶來(lái)的環(huán)境污染，設(shè)備材質(zhì)由鍍鋅鋼板升級(jí)為304不銹鋼。不但綠色環(huán)保，還有效提高了設(shè)備的使用年限。

鍍鋅鋼板  

304不銹鋼

5）新研發(fā)的一體式電磁閥替代了分體式電磁閥，提高設(shè)備安裝的快捷性和操作的便捷性，

6）在用水安全方面把普通的上水膠管升級(jí)為具有歐盟認(rèn)證的食品級(jí)膠管，有效的杜絕了水體的二次污染。

普通上水管     

      食品級(jí)上水管

7）攻克了無(wú)電的情況下也能實(shí)現(xiàn)遙控上水的難題，給無(wú)電的站場(chǎng)安裝創(chuàng)造了條件。

8）設(shè)備的保溫采用PTC高科技發(fā)熱材料及風(fēng)循環(huán)智能控制系統(tǒng)，保溫效果理想，在東北、新疆、蘭州等高寒地區(qū)應(yīng)用較為廣泛。                           

9）檢測(cè)及監(jiān)測(cè)功能

新增的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程操作以及數(shù)據(jù)分析處理等功能，可自動(dòng)探知上水過(guò)程的不同狀態(tài)，采用新的算法來(lái)智能化的判斷操作正常與否，根據(jù)不同狀況做出相應(yīng)處理。

總之，新的客車上水設(shè)備實(shí)現(xiàn)了客車上水作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變。降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了水資源，提高了工作效率，同時(shí)在節(jié)能減排、綠色環(huán)保方面起到了示范效應(yīng)。滿足鐵路客車供水高效安全環(huán)保的要求。提升了客車上水信息化管理水平，達(dá)到科學(xué)管理的目的，但該設(shè)備總體技術(shù)有待提高和突破，由于車體等因素還需人工插拔，目前處于半自動(dòng)化狀態(tài)，與目前中國(guó)鐵路高速發(fā)展的要求還有一定的距離。

2、客車上水設(shè)備行業(yè)存在問(wèn)題

1）客車上水行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)嚴(yán)重滯后，管理體制不順，缺乏系統(tǒng)規(guī)劃和技術(shù)指導(dǎo)，設(shè)備廠家良莠不齊，使得一些工程選用的設(shè)備質(zhì)量欠佳，造成設(shè)備停運(yùn)或故障頻發(fā)。使用單位意見(jiàn)較大，嚴(yán)重影響該設(shè)備的推廣使用。

2）因缺乏足夠的經(jīng)濟(jì)鼓勵(lì)政策，設(shè)備廠家研發(fā)動(dòng)力不足，使得整體行業(yè)沒(méi)有較大的技術(shù)突破。

3）客車上水設(shè)備施工和驗(yàn)收缺乏明確的規(guī)范依據(jù)，導(dǎo)致責(zé)任不清，給其正常運(yùn)行埋下隱患。

4）設(shè)備管理單位和使用單位不是同一單位，造成溝通障礙，目前車站運(yùn)力緊張的情況下，也沒(méi)時(shí)間和精力去改造，維護(hù)資金不到位對(duì)設(shè)備后期制約較大。

5）部分設(shè)備廠家責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)不強(qiáng)，后期維護(hù)跟不上，尤其全國(guó)知名的幾個(gè)重點(diǎn)站，基本上又回到原來(lái)的上水模式，對(duì)行業(yè)形象造成嚴(yán)重影響，同時(shí)也阻礙了該行業(yè)的健康發(fā)展。

3 客車上水發(fā)展方向

工業(yè)4.0作為智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，可以說(shuō)是未來(lái)引領(lǐng)企業(yè)改革的新浪潮。鐵路作為國(guó)內(nèi)最大的運(yùn)輸企業(yè)，鐵路制造必將在工業(yè)4.0時(shí)代下發(fā)生重大的變化。目前，中國(guó)已成為世界上高速鐵路發(fā)展最快、系統(tǒng)技術(shù)最全、集成能力最強(qiáng)、再建規(guī)模最大、運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)速度最高、產(chǎn)品性價(jià)比最優(yōu)的國(guó)家。高鐵是代表我國(guó)制造業(yè)的國(guó)家名片，同時(shí)也是“走出去戰(zhàn)略”的排頭兵，而且要安全可靠、便捷暢通、經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能環(huán)保。人工智能上水設(shè)備將會(huì)在這大背景下應(yīng)運(yùn)而生，該設(shè)備充分利用信息通訊技術(shù)和機(jī)械系統(tǒng)相結(jié)合的手段，使其更加智能化，完全實(shí)現(xiàn)坐在“辦公室里上水”，這也是最大的滿足了鐵路發(fā)展以人為本的要求，也是鐵路客車上水領(lǐng)域發(fā)展的方向和目標(biāo)。

制約人工智能的主要問(wèn)題是：列車?？课恢玫牟淮_定性和列車注水口的不同一性，導(dǎo)致接口無(wú)法對(duì)應(yīng)，因而無(wú)法完成自動(dòng)上水。移動(dòng)式智能上水設(shè)備可以滿足這一缺陷，列車進(jìn)站后，處在中央控制室的工作人員下達(dá)上水指令，該設(shè)備自動(dòng)搜尋列車注水口的信號(hào)源，采用圖像搜索或紅外檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到列車注水口時(shí)，伸出機(jī)械臂上的上水接頭，完成和列車注水口的對(duì)接，開(kāi)始上水。當(dāng)上水結(jié)束時(shí)，接口松動(dòng)，機(jī)械臂收回，回到預(yù)設(shè)位置，同時(shí)在上水期間，該設(shè)備還負(fù)責(zé)檢測(cè)列車狀態(tài)，有異常時(shí)第一時(shí)間停止上水并拔出上水接頭，保障安全以防列車拖管。

結(jié)論：在高速鐵路飛速發(fā)展的今天，鐵路上水裝備系向自動(dòng)化、信息化、系統(tǒng)化的提升勢(shì)在必行，通過(guò)技術(shù)手段和不懈的努力，可以快速實(shí)現(xiàn)客車上水設(shè)備的人工智能；通過(guò)科學(xué)的管理手段，大幅減少人力成本，提高運(yùn)營(yíng)效率，保障客車用水安全可靠，改變目前客車給水的面貌，在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，產(chǎn)生更大的社會(huì)效益，為推動(dòng)鐵路發(fā)展戰(zhàn)略起到積極的作用。