CN109941307B - 一种城市轨道交通车辆自动检修系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市轨道交通车辆自动检修系统，包括巡检车装置、自动式登车梯装置、升降式地沟平台装置；巡检车装置包括多自由度的机械臂以及机械臂上的成像设备，巡检车装置用于识别检查库轨道两侧地面和地沟沟底的引导线，沿着地沟和轨道两侧对车底和车体两侧进行巡检；自动式登车梯装置位于轨道侧面，其升起时供司乘人员正常上下车，其下降时与地面平齐避让通过的巡检车装置；升降式地沟平台装置分别设于地沟的列位两端，其升起时与地面平齐，其下降时与沟底平齐，用于在沟底和地面之间运送巡检车装置。本发明可以替代人工检修，不仅有效预防漏检，而且可带电作业，检修时间大大缩短，有效提高了城市轨道交通车辆运营效率。

Description

一种城市轨道交通车辆自动检修系统及方法

技术领域

本发明属于城市轨道交通车辆基地车辆检修领域，具体涉及一种城市轨道交通车辆自动检修系统，可应用于城市轨道交通车辆的自动化检修。

背景技术

城市轨道交通车辆组成部件结构复杂度高，检修范围大、细小部件数量多，仅螺栓一项就有10000多个，易造成漏检。目前轨道交通的日常列检所需人数多，且花费时间长。标准8编组的检查，检修的零部件超过1万个，现有的人工检修方式，检修人员一次列检需要弯腰300多次，敲击5000多次，作业强度大。检修作业时间多在凌晨，身体容易疲劳，长期大负荷工作精神及身体状态影响大，作业质量无法保障。并且，车辆在入库之后并非即刻断高压，有时还存在车辆放电等现象，这些对于检修人员的人身安全都是不可忽视的安全隐患。因此，在车辆检修规程中禁止检修人员带电进入车底进行检修工作，也造成了车辆的检修效率低等问题。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，例如但不限于现有城市轨道交通车辆检修流程复杂、检修效率低、存在安全隐患等问题，本发明提供了一种城市轨道交通车辆自动检修系统，以机器自动化检修系统来代替人工检修，检修时间大大缩短，有效提高了城市轨道交通车辆运营效率，从而缓解社会交通压力，由于是自动化检修，还可避免人工检修的漏检情况，预防事故的发生，降低检修和运营成本。因此，该城市轨道交通车辆入库检修方案具有良好的社会及经济效益。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种城市轨道交通车辆自动检修系统，其中：包括巡检车装置、自动式登车梯装置、升降式地沟平台装置；

所述巡检车装置包括多自由度的机械臂以及机械臂上的成像设备，巡检车装置用于识别检查库轨道两侧地面和地沟沟底的引导线，沿着地沟和轨道两侧对车底和车体两侧进行巡检；

所述自动式登车梯装置位于轨道侧面，其升起时供司乘人员正常上下车，其下降时与地面平齐避让通过的所述巡检车装置；

所述升降式地沟平台装置分别设于地沟的列位两端，其升起时与地面平齐，其下降时与沟底平齐，用于在沟底和地面之间运送所述巡检车装置。

优选地，所述自动式登车梯装置包括升降平台和伸缩楼梯；

所述升降平台下方设置伸缩缸，升降平台在上下车工作高度和隐藏于地面之间伸缩切换；

所述伸缩楼梯的一端连接于地面，另一端连接于所述升降平台，所述伸缩楼梯包括若干踏板和踏板两侧的多节伸缩杆；所述升降平台处于上下车工作高度时，所述伸缩杆伸长斜置，所有踏板水平且依次高低排列；所述升降平台隐藏于地面时，所述伸缩杆收缩水平，所有踏板水平其依次前后排列，伸缩楼梯也隐藏于地面。

优选地，所述升降式地沟平台装置包括四个升降式地沟平台，分别设于列位两端、地沟的横向两侧地面开槽处。

优选地，所述升降式地沟平台装置包括两个升降式地沟平台，分别设于列位两端、地沟的沟底开槽中。

优选地，所述巡检车装置包括巡检车主体部件以及安装在其上的行走结构、传感器、机械臂、带照明功能的3D相机、线阵相机、线阵激光器；

车载的所述传感器用于探测轨道交通车辆基地检修库地沟内和轨道两侧地面的引导线，引导巡检车在地沟中和轨道两侧沿引导线行驶；

所述线阵激光器用于车底和车侧的全面扫描并在所述线阵相机中成像；

所述机械臂配置在所述巡检车主箱体顶部，机械臂端部设置所述3D相机，用于车底和车侧局部重点成像。

优选地，所述传感器包括灰度传感器和红外避障装置，安装在所述巡检车主体部件的四周，其中灰度传感器用于识别所述引导线控制巡检车沿着既有巡检引导线自动行驶；红外避障装置用于对巡检车前后方度范围进行扫描，巡检车遇到障碍物时采取紧急制动。

优选地所述机械臂配置为六自由度机械臂，所有自由度均采用转动关节，分别为一轴、二轴、三轴、四轴、五轴和六轴。

优选地所述行走结构包括四个万向轮，四个万向轮不存在共用车轴，分别单独动作。

优选地所述巡检车还包括车载电源，用于对巡检车供电，且具有充电功能。

优选地所述巡检车还包括无线通信装置，安装于所述巡检车主体部件顶部，用于输出图像信息及输入控制指令。

优选地所述巡检车还包括电路控制模块，安装于所述巡检车主体部件内部，用于控制行走结构、传感器、机械臂、带照明功能的3D相机、线阵相机、线阵激光器的执行动作。

巡检车装置的单次巡检方法为：

当巡检车的无线通信模块接收到开始巡检的命令操作后，传感器感应到引导线，巡检车沿着引导线行驶，线阵激光器发出线阵激光对车底结构或车侧进行动态扫描，线阵相机接收反射回来的光线并成像，通过无线通信模块实时传输到操作人员手中的无线终端设备，以供工作人员对车底状态进行判别；

在线阵相机扫描车下或车侧的同时，操作人员通过无线通信模块发送指令，控制机械臂托举带照明功能的3D相机装置，进入狭小空间对线阵激光器无法扫描到的检查部位进行成像，并将结果实时传输给操作人员；

巡检车在沿着引导线从车头到车尾依次进行巡检，一旦通过返回的图像结果发现疑似故障，则通过无线通信模块下达停车并返回疑似故障区域的指令，走形结构通过原地旋转动作或者直接向后行驶返回到疑似故障区域，操作人员通过指令控制机械臂进行再次成像，或者线阵激光器重新扫描疑似故障区域进行确认；

当巡检车巡检完整列车，行驶到引导线的末端，通过无线通信模块对操作人员终端设备发出反馈信号，表明单次巡检结束。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种如前所述的城市轨道交通车辆自动检修系统的自动检修方法，包括如下步骤：

(1)车辆入库停放制动；

(2)自动式登车梯升起：车辆停放将触发车头处安装的传感器，控制自动式登车梯自动升起至与司机室车门平齐，司乘人员下车；

(3)巡检车巡检车下：司乘人员下车后，巡检车开始对车下进行巡检；

(4)自动式登车梯降下，升降式地沟平台下降：当巡检车行进到尾车时，触发尾车处安装的传感器，控制尾车及头车的自动式登车梯降下，且尾车端的升降式地沟平台下降至地沟同平面；

(5)巡检车停放至尾车端升降式地沟平台；

(6)升降式地沟平台上升，巡检车出沟进行1位车侧巡检：升降式地沟平台上升，抬升巡检车至地面水平；

(7)巡检车停放至头车端升降式地沟平台：巡检车从1位侧的尾车向头车方向行驶并巡检完，继续行驶至1位侧头车端升降式地沟平台；

(8)巡检车横穿地沟：巡检车通过升降式地沟平台从车体1位侧横穿地沟至2位侧；

(9)巡检车进行2位车侧巡检；

(10)巡检完毕，巡检车停放车尾并充电备用。

优选地，在步骤(3)中，首先对走形部下方的包括设备安装座、制动盘、设备固定零部件在内的对象进行巡检，接着对车体中部悬吊设备及紧固件进行巡检，然后对车间的车钩连接部位进行巡检，依次从头车向尾车进行。

优选地，在步骤(6)中，出沟后的巡检车在车体1位侧边平行于轨道方向行驶并对车体1位侧进行巡检，对走形部侧边的包括一系悬挂、二系悬挂、紧固件在内的对象巡检，以及车体中部车下悬吊设备的侧边进行巡检，接着是车间连接处巡检，依次从尾车向头车进行。

优选地，在步骤(9)中，巡检车在2位车侧平行于轨道方向行驶并对车体2位侧进行巡检，对走形部侧边的包括一系悬挂、二系悬挂、紧固件在内的对象巡检，以及车体中部车下悬吊设备的侧边进行巡检，接着是车间连接处巡检，依次从头车向尾车进行。

优选地，在步骤(10)中，巡检车对2位车侧巡检完之后停放至车尾升降式地沟平台，地沟平台下降，巡检车进入尾部地沟，利用尾车端配电箱进行充电备用，准备下一列进库车辆的检修。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统，可以替代人工检修，不仅有效预防漏检，而且可带电作业，适应夜间劳动强度高的工作环境，并且有效防止人工因夜间工作疲劳而产生的漏检问题。另外，城市轨道交通车辆基地上盖开发越来越多，因此检修库内的结构立柱也较多，造成人工检修不便，该自动检修系统可避免因上盖立柱过多导致的人工检修不便，实现快速自动化检修。

2、本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统，其中的自动式登车梯降下状态可与地面平齐，极大地减少了设备占地空间，有效防止事故发生且方便库内工作车辆运行。

3、本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统，相较于现有的传统作业方式，可减少作业人数一半，同时还可缩短作业时间，并提升了检修质量和检修安全性。全人工检修时，若检修库按30列位计，检修人员四班工作制，则每班需检修人员12名，检测每列车需50分钟。利用本发明，同样四班制情况下，每班检修人员可减少至6名，检测每列车仅需35分钟，提高了作业效率，产生较大的经济效益。

4、本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统，巡检车装置可通过传感器控制巡检车沿着地沟内和轨道两侧的引导线依次对车下结构和车体两侧进行巡检，该设备可实现自动行驶、自动巡检等功能，巡检效率高，适应有电及高强度作业，自动化流程可降低人工成本，减少漏检情况的发生，避免了人工检修时候人员与车底结构的磕碰，并且可带电作业，无人员安全隐患。

5、本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统，带照明功能的3D相机安装于机械臂末端，能够适应地沟下的昏暗环境，自动补光，提供更清晰的成像效果，优质的成像可提升故障判别效率，带照明功能的3D相机可以有效改善地沟中因光线不足对零部件状态的判断。

6、本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统，采用线阵激光器和线阵相机组合结构，安装于巡检车顶部，线阵激光器在行走方向的扫描像素无限制，可以对车下大面积范围内的零部件和结构部位进行动态扫描，并在线阵相机中成像，可实现行进方向动态扫描，高效率、高精度成像，有效提升巡检速度。

附图说明

图1是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统在自动式登车梯升起状态的示意图；

图2是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统在升降式地沟平台降下状态的立体示意图；

图3是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统在升降式地沟平台降下状态的正视示意图；

图4是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统在升降式地沟平台降下状态的俯视示意图；

图5是图4中B-B处的剖面示意图；

图6是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统在升降式地沟平台升起状态的立体示意图；

图7是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统在升降式地沟平台升起状态的俯视的示意图；

图8是图7中A-A处的剖面示意图；

图9是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统的自动巡检整体路线示意图；

图10是本发明的城市轨道交通车辆自动检修系统的自动巡检方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-8所示，本发明提供一种城市轨道交通车辆自动检修系统，其中：包括巡检车、自动式登车梯3、升降式地沟平台4；

所述巡检车包括多自由度的机械臂以及机械臂上的成像设备，巡检车用于识别检查库轨道(见图1中的钢轨1和立柱)两侧地面和地沟沟底的引导线，沿着地沟2和轨道两侧对车底和车体两侧进行巡检。巡检车通过图像识别技术、模式识别技术、非接触式检测技术等，使用机械手臂自动对列车关键部位进行状态检测等工作。

所述自动式登车梯3位于轨道同一侧面的车头和车尾处，其升起时供司乘人员正常上下车，其下降时与地面平齐避让通过的所述巡检车。自动式登车梯在工作时候升起，可供司乘人员正常上下车，在巡检车出沟时自动降至与地面平齐，避让出沟后进行车侧巡检的巡检车。

所述升降式地沟平台4分别设于地沟的列位两端，其升起时与地面平齐，其下降时与沟底平齐，用于在沟底和地面之间运送所述巡检车。

所述自动检修系统还包括传感器装置，传感器装置主要检测车辆的检修状态、工作状态等，负责巡检车、自动式登车梯、升降式地沟平台的动作触发。

如图1所示，所述自动式登车梯3包括升降平台和伸缩楼梯；所述升降平台下方设置伸缩缸，升降平台在上下车工作高度和隐藏于地面之间伸缩切换；所述伸缩楼梯的一端连接于地面，另一端连接于所述升降平台，所述伸缩楼梯包括若干踏板和踏板两侧的多节伸缩杆；所述升降平台处于上下车工作高度时，所述伸缩杆伸长斜置，所有踏板水平且依次高低排列；所述升降平台隐藏于地面时，所述伸缩杆收缩水平，所有踏板水平其依次前后排列，伸缩楼梯也隐藏于地面。

如图2、5、8所示，所述升降式地沟平台4包括四个升降式地沟平台，分别设于列位两端、地沟的横向两侧地面开槽处。作为另一种实施方式(未示出)，所述升降式地沟平台4包括两个升降式地沟平台，分别设于列位两端、地沟的沟底开槽中。

所述巡检车包括巡检车主体部件以及安装在其上的行走结构、传感器、机械臂、带照明功能的3D相机、线阵相机、线阵激光器；车载的所述传感器用于探测轨道交通车辆基地检修库地沟内和轨道两侧地面的引导线，引导巡检车在地沟中和轨道两侧沿引导线行驶；所述线阵激光器用于车底和车侧的全面扫描并在所述线阵相机中成像；所述机械臂配置在所述巡检车主箱体顶部，机械臂端部设置所述3D相机，用于车底和车侧局部重点成像。

以下结合附图9-10和具体实施例对本发明的自动巡检方法作进一步的详细描述。

(1)车辆入库停放制动。当城市轨道交通车辆入库之后，制动并停放。

(2)自动式登车梯升起。车辆停放将触发车头处安装的传感器，控制自动式登车梯扶梯自动升起至与司机室车门平齐，司乘人员下车。图1所示状态为登车梯升起状态。

(3)巡检车巡检车下。司乘人员下车后，巡检车开始对车下进行巡检，首先对走形部下方的设备安装座、制动盘、设备固定零部件等进行巡检，接着对车体中部悬吊设备及紧固件进行巡检，然后对车间的车钩连接部位进行巡检，依次从头车向尾车进行。

(4)自动式登车梯降下，升降式地沟平台下降。当巡检车行进到尾车时，触发尾车处安装的传感器，控制尾车及头车的自动式登车梯降下，且尾车端的地沟平台下降至地沟同平面。如图2-5所示为自动式登车梯及升降式地沟平台下降后的状态。

(5)巡检车停放至尾车端升降式地沟平台。巡检车从地沟中向车侧行驶出沟，停放至尾车端的升降式平台。

(6)升降式地沟平台上升，巡检车出沟进行1位车侧巡检。升降式地沟平台上升，抬升巡检车至地面水平，图6-8所示为升降式地沟平台托举巡检车出沟后的状态，出沟后的巡检车在车体1位侧边平行于轨道方向行驶并对车体1位侧进行巡检，包括对走形部侧边的一系悬挂、二系悬挂、紧固件等巡检，以及车体中部车下悬吊设备的侧边进行巡检，接着是车间连接处巡检，依次从尾车向头车进行。

(7)巡检车停放至头车端升降式地沟平台。巡检车从1位侧的尾车向头车方向行驶并巡检完，继续行驶至1位侧头车端升降式地沟平台。

(8)地沟平台下降，巡检车横穿地沟后，升降式地沟平台上升。巡检车停放至头车的时候触发头车端部处安装的传感器，控制车体1位侧和2位侧的升降式地沟台下降至与地沟同平面，巡检车从车体1位侧横穿地沟至2位侧，1位侧及2位侧升降式地沟平台上升至地面同平面。这里的1位侧及2位侧分别指代车体的两侧，比如一个是左侧一个是右侧，但并不具体限制。

(9)巡检车进行2位车侧巡检。巡检车在2位车侧平行于轨道方向行驶并对车体2位侧进行巡检，包括对走形部侧边的一系悬挂、二系悬挂、紧固件等巡检，以及车体中部车下悬吊设备的侧边进行巡检，接着是车间连接处巡检，依次从头车向尾车进行。

(10)巡检完毕，巡检停放车尾并充电备用。巡检车对2位车侧巡检完之后停放至车尾升降式地沟平台，地沟平台下降，巡检车进入尾部地沟，利用尾车端配电箱进行充电备用，准备下一列进库车辆的检修。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种城市轨道交通车辆自动检修系统，其特征在于：包括巡检车装置、自动式登车梯装置、升降式地沟平台装置；

所述巡检车装置包括多自由度的机械臂以及机械臂上的成像设备，巡检车装置用于识别检查库轨道两侧地面和地沟沟底的引导线，沿着地沟和轨道两侧对车底和车体两侧进行巡检；

所述自动式登车梯装置位于轨道侧面，其升起时供司乘人员正常上下车，其下降时与地面平齐避让通过的所述巡检车装置；

所述升降式地沟平台装置分别设于地沟的列位两端，其升起时与地面平齐，其下降时与沟底平齐，用于在沟底和地面之间运送所述巡检车装置。

2.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动检修系统，其特征在于：

所述自动式登车梯装置包括升降平台和伸缩楼梯；

所述升降平台下方设置伸缩缸，升降平台在上下车工作高度和隐藏于地面之间伸缩切换；

所述伸缩楼梯的一端连接于地面，另一端连接于所述升降平台，所述伸缩楼梯包括若干踏板和踏板两侧的多节伸缩杆；所述升降平台处于上下车工作高度时，所述伸缩杆伸长斜置，所有踏板水平且依次高低排列；所述升降平台隐藏于地面时，所述伸缩杆收缩水平，所有踏板水平其依次前后排列，伸缩楼梯也隐藏于地面。

3.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动检修系统，其特征在于：

所述升降式地沟平台装置包括四个升降式地沟平台，分别设于列位两端、地沟的横向两侧地面开槽处。

4.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动检修系统，其特征在于：

所述升降式地沟平台装置包括两个升降式地沟平台，分别设于列位两端、地沟的沟底开槽中。

5.如权利要求1所述的城市轨道交通车辆自动检修系统，其特征在于：

所述巡检车装置包括巡检车主体部件以及安装在其上的行走结构、传感器、机械臂、带照明功能的3D相机、线阵相机、线阵激光器；

车载的所述传感器用于探测轨道交通车辆基地检修库地沟内和轨道两侧地面的引导线，引导巡检车在地沟中和轨道两侧沿引导线行驶；

所述线阵激光器用于车底和车侧的全面扫描并在所述线阵相机中成像；

所述机械臂配置在所述巡检车主箱体顶部，机械臂端部设置所述3D相机，用于车底和车侧局部重点成像。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的城市轨道交通车辆自动检修系统的自动检修方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）车辆入库停放制动；

（2）自动式登车梯升起：车辆停放将触发车头处安装的传感器，控制自动式登车梯自动升起至与司机室车门平齐，司乘人员下车；

（3）巡检车巡检车下：司乘人员下车后，巡检车开始对车下进行巡检；

（4）自动式登车梯降下，升降式地沟平台下降：当巡检车行进到尾车时，触发尾车处安装的传感器，控制尾车及头车的自动式登车梯降下，且尾车端的升降式地沟平台下降至地沟同平面；

（5）巡检车停放至尾车端升降式地沟平台；

（6）升降式地沟平台上升，巡检车出沟进行1位车侧巡检：升降式地沟平台上升，抬升巡检车至地面水平；

（7）巡检车停放至头车端升降式地沟平台：巡检车从1位侧的尾车向头车方向行驶并巡检完，继续行驶至1位侧头车端升降式地沟平台；

（8）巡检车横穿地沟：巡检车通过升降式地沟平台从车体1位侧横穿地沟至2位侧；

（9）巡检车进行2位车侧巡检；

（10）巡检完毕，巡检车停放车尾并充电备用。

7.如权利要求6所述的城市轨道交通车辆自动检修方法，其特征在于：

在步骤（3）中，首先对走形部下方的包括设备安装座、制动盘、设备固定零部件在内的对象进行巡检，接着对车体中部悬吊设备及紧固件进行巡检，然后对车间的车钩连接部位进行巡检，依次从头车向尾车进行。

8.如权利要求6所述的城市轨道交通车辆自动检修方法，其特征在于：

在步骤（6）中，出沟后的巡检车在车体1位侧边平行于轨道方向行驶并对车体1位侧进行巡检，对走形部侧边的包括一系悬挂、二系悬挂、紧固件在内的对象巡检，以及车体中部车下悬吊设备的侧边进行巡检，接着是车间连接处巡检，依次从尾车向头车进行。

9.如权利要求6所述的城市轨道交通车辆自动检修方法，其特征在于：

在步骤（9）中，巡检车在2位车侧平行于轨道方向行驶并对车体2位侧进行巡检，对走形部侧边的包括一系悬挂、二系悬挂、紧固件在内的对象巡检，以及车体中部车下悬吊设备的侧边进行巡检，接着是车间连接处巡检，依次从头车向尾车进行。

10.如权利要求6所述的城市轨道交通车辆自动检修方法，其特征在于：

在步骤（10）中，巡检车对2位车侧巡检完之后停放至车尾升降式地沟平台，地沟平台下降，巡检车进入尾部地沟，利用尾车端配电箱进行充电备用，准备下一列进库车辆的检修。