摘要：在中國鐵路高速發(fā)展的近10年里，鐵路客車(chē)上水設備由過(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，該設備在節約水資源，降低工人的勞動(dòng)強度，解決凍害等方面取得了長(cháng)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，導致該行業(yè)標準不統一，設備質(zhì)量良莠不齊等一系列問(wèn)題，加之沒(méi)有完全實(shí)現人工智能，滿(mǎn)足不了高鐵發(fā)展戰略的需求，隨著(zhù)以智能制造為主導的工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，人工智能上水設備將會(huì )在這大背景下應運而生，該設備充分利用信息通訊技術(shù)和機械系統相結合的手段，完全實(shí)現坐在“辦公室里上水”，這也是最大的滿(mǎn)足了鐵路發(fā)展以人為本的要求，也是鐵路客車(chē)上水領(lǐng)域發(fā)展方向和目標。

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

前言

陜西千方科技發(fā)展有限責任公司作為專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)客車(chē)智能上水設備的廠(chǎng)家，經(jīng)過(guò)17年專(zhuān)業(yè)、專(zhuān)注的發(fā)展和堅守，見(jiàn)證了客車(chē)上水設備的發(fā)展歷程；收集了大量的文獻資料；同時(shí)對路內大中小型高鐵站、普速站及動(dòng)車(chē)整備庫的上水設備現狀及使用情況進(jìn)行了現場(chǎng)調研。對目前上水設備使用過(guò)程，存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，對存在的問(wèn)題進(jìn)行不斷攻克，同時(shí)對行業(yè)發(fā)展方向和目標也有了明確認識。

1 上水設備發(fā)展的基本現狀

1.1  以閥門(mén)+水管+扳手的老式上水設備

全路大多數普速車(chē)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(chē)靠站→人工將膠管插到列車(chē)注水口→開(kāi)啟閥門(mén)上水→目視列車(chē)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)，當到達上水位置時(shí)，打開(kāi)折的管子然后快速插入注水口，往復循環(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(chē)流量大的車(chē)站每天插、拔、開(kāi)關(guān)這三個(gè)動(dòng)作每天要重復幾百次，上水過(guò)程中灑的水在夏天濕滑、冬天結冰，作業(yè)期間行走距離長(cháng)，

優(yōu)點(diǎn)：使用相對穩定可靠

缺點(diǎn)：水資源浪費，勞動(dòng)強度大，衛生條件差，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備  

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

具體的操作是，當列車(chē)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)程改變了以前往復開(kāi)關(guān)閥門(mén)的弊病。作業(yè)過(guò)程變得相對輕松簡(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)強敵。但冬季保溫及股道間上水管亂堆亂放及衛生安全等問(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備

這種新型遙控自回卷設備是在第六次大提速和中國品牌高速列車(chē)CRH開(kāi)行后逐步推廣和應用起來(lái)，安裝在高鐵車(chē)站和動(dòng)車(chē)整備庫，實(shí)現了客車(chē)上水作業(yè)方式的轉變。作業(yè)程序：列車(chē)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(mǎn)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)結束。

在此基礎上經(jīng)過(guò)近10年持續的創(chuàng )新，對存在的問(wèn)題進(jìn)行研究攻克，設備的科技含量和穩定性得到了逐步提升，主要表現在以下幾個(gè)方面：

1）為響應了國家節能減排的號召，上水接頭由過(guò)去的氣動(dòng)控制升級為流體壓力接頭，降低了耗電量。同時(shí)采用變形系數大新型材料，適應了不同型號車(chē)體的注水口，避免了水資源的浪費。

2）為保證設備使用的絕對安全，設備新增加了防列車(chē)拖管功能，有效的保證了列車(chē)的運行安全，將回卷電機升級為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械回卷，動(dòng)力回卷平穩可靠，機械回卷因彈簧疲勞等因素容易出現上水管不易回收，置于股道之間，既不美觀(guān)又不安全。

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

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為具有歐盟認證的食品級膠管，有效的杜絕了水體的二次污染。

普通上水管     

      食品級上水管

7）攻克了無(wú)電的情況下也能實(shí)現遙控上水的難題，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，保溫效果理想，在東北、新疆、蘭州等高寒地區應用較為廣泛。                           

9）檢測及監測功能

新增的自動(dòng)檢測、自動(dòng)監測、遠程控制、遠程操作以及數據分析處理等功能，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，根據不同狀況做出相應處理。

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

2、客車(chē)上水設備行業(yè)存在問(wèn)題

1）客車(chē)上水行業(yè)標準化建設嚴重滯后，管理體制不順，缺乏系統規劃和技術(shù)指導，設備廠(chǎng)家良莠不齊，使得一些工程選用的設備質(zhì)量欠佳，造成設備停運或故障頻發(fā)。使用單位意見(jiàn)較大，嚴重影響該設備的推廣使用。

2）因缺乏足夠的經(jīng)濟鼓勵政策，設備廠(chǎng)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(chē)上水設備施工和驗收缺乏明確的規范依據，導致責任不清，給其正常運行埋下隱患。

4）設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(chē)站運力緊張的情況下，也沒(méi)時(shí)間和精力去改造，維護資金不到位對設備后期制約較大。

5）部分設備廠(chǎng)家責任擔當意識不強，后期維護跟不上，尤其全國知名的幾個(gè)重點(diǎn)站，基本上又回到原來(lái)的上水模式，對行業(yè)形象造成嚴重影響，同時(shí)也阻礙了該行業(yè)的健康發(fā)展。

3 客車(chē)上水發(fā)展方向

工業(yè)4.0作為智能制造為主導的第四次工業(yè)革命，可以說(shuō)是未來(lái)引領(lǐng)企業(yè)改革的新浪潮。鐵路作為國內最大的運輸企業(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，中國已成為世界上高速鐵路發(fā)展最快、系統技術(shù)最全、集成能力最強、再建規模最大、運營(yíng)里程最長(cháng)、運營(yíng)速度最高、產(chǎn)品性?xún)r(jià)比最優(yōu)的國家。高鐵是代表我國制造業(yè)的國家名片，同時(shí)也是“走出去戰略”的排頭兵，而且要安全可靠、便捷暢通、經(jīng)濟高效、節能環(huán)保。人工智能上水設備將會(huì )在這大背景下應運而生，該設備充分利用信息通訊技術(shù)和機械系統相結合的手段，使其更加智能化，完全實(shí)現坐在“辦公室里上水”，這也是最大的滿(mǎn)足了鐵路發(fā)展以人為本的要求，也是鐵路客車(chē)上水領(lǐng)域發(fā)展的方向和目標。

制約人工智能的主要問(wèn)題是：列車(chē)?？课恢玫牟淮_定性和列車(chē)注水口的不同一性，導致接口無(wú)法對應，因而無(wú)法完成自動(dòng)上水。移動(dòng)式智能上水設備可以滿(mǎn)足這一缺陷，列車(chē)進(jìn)站后，處在中央控制室的工作人員下達上水指令，該設備自動(dòng)搜尋列車(chē)注水口的信號源，采用圖像搜索或紅外檢測，當檢測到列車(chē)注水口時(shí)，伸出機械臂上的上水接頭，完成和列車(chē)注水口的對接，開(kāi)始上水。當上水結束時(shí)，接口松動(dòng)，機械臂收回，回到預設位置，同時(shí)在上水期間，該設備還負責檢測列車(chē)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(chē)拖管。

結論：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、系統化的提升勢在必行，通過(guò)技術(shù)手段和不懈的努力，可以快速實(shí)現客車(chē)上水設備的人工智能；通過(guò)科學(xué)的管理手段，大幅減少人力成本，提高運營(yíng)效率，保障客車(chē)用水安全可靠，改變目前客車(chē)給水的面貌，在取得經(jīng)濟效益的同時(shí)，產(chǎn)生更大的社會(huì )效益，為推動(dòng)鐵路發(fā)展戰略起到積極的作用。