摘要：在中國鐵路高速發(fā)展的近10年里，鐵路客車上水設備由過去原始的人工手動上水裝置到遙控回卷上水裝置，取得了較大的進步，該設備在節(jié)約水資源，降低工人的勞動強度，解決凍害等方面取得了長足的進步，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(tǒng)一，設備質量良莠不齊等一系列問題，加之沒有完全實現(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的工業(yè)4.0時代的到來，人工智能上水設備將會在這大背景下應運而生，該設備充分利用信息通訊技術和機械系統(tǒng)相結合的手段，完全實現(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域發(fā)展方向和目標。

關鍵字：上水設備   上水領域   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業(yè)生產客車智能上水設備的廠家，經過17年專業(yè)、專注的發(fā)展和堅守，見證了客車上水設備的發(fā)展歷程；收集了大量的文獻資料；同時對路內大中小型高鐵站、普速站及動車整備庫的上水設備現(xiàn)狀及使用情況進行了現(xiàn)場調研。對目前上水設備使用過程，存在的優(yōu)缺點進行了分析，對存在的問題進行不斷攻克，同時對行業(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(xiàn)狀

1.1  以閥門+水管+扳手的老式上水設備

全路大多數(shù)普速車站還保持“一座上水井、一個開關、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→開啟閥門上水→目視列車溢水口溢水→人力拔下膠管→關閉閥門。

在拉管的過程中為了防止水噴出，上水工會把水管折起來，當?shù)竭_上水位置時，打開折的管子然后快速插入注水口，往復循環(huán)，在這個過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、開關這三個動作每天要重復幾百次，上水過程中灑的水在夏天濕滑、冬天結冰，作業(yè)期間行走距離長，

優(yōu)點：使用相對穩(wěn)定可靠

缺點：水資源浪費，勞動強度大，衛(wèi)生條件差，上水效率低，容易產生凍害。

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，列車停靠時間進一步縮短，到發(fā)列車密度增加，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，不再往復開閥關閥。    

具體的操作是，當列車進站后，全部采用遙控器開關上水電磁閥。整個過程改變了以前往復開關閥門的弊病。作業(yè)過程變得相對輕松簡單，工作效率有了很大的提升。 優(yōu)點是：操作簡單，降低勞動強敵。但冬季保溫及股道間上水管亂堆亂放及衛(wèi)生安全等問題依然沒有解決。

   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CRH開行后逐步推廣和應用起來，安裝在高鐵車站和動車整備庫，實現(xiàn)了客車上水作業(yè)方式的轉變。作業(yè)程序：列車到站→拉出上水管放進注水口→按遙控器上水→快速接頭自動鎖緊注水口并開始上水→水滿后按遙控器接頭與注水口分離→上水管自動收回，上水作業(yè)結束。

在此基礎上經過近10年持續(xù)的創(chuàng)新，對存在的問題進行研究攻克，設備的科技含量和穩(wěn)定性得到了逐步提升，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）為響應了國家節(jié)能減排的號召，上水接頭由過去的氣動控制升級為流體壓力接頭，降低了耗電量。同時采用變形系數(shù)大新型材料，適應了不同型號車體的注水口，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拖管功能，有效的保證了列車的運行安全，將回卷電機升級為24V，有效保證了上水工的人身安全。

3）用動力回卷的方式逐步淘汰機械回卷，動力回卷平穩(wěn)可靠，機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的環(huán)境污染，設備材質由鍍鋅鋼板升級為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）攻克了無電的情況下也能實現(xiàn)遙控上水的難題，給無電的站場安裝創(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)應用較為廣泛。                           

9）檢測及監(jiān)測功能

新增的自動檢測、自動監(jiān)測、遠程控制、遠程操作以及數(shù)據分析處理等功能，可自動探知上水過程的不同狀態(tài)，采用新的算法來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，新的客車上水設備實現(xiàn)了客車上水作業(yè)方式的轉變。降低作業(yè)人員的勞動強度，節(jié)約了水資源，提高了工作效率，同時在節(jié)能減排、綠色環(huán)保方面起到了示范效應。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，達到科學管理的目的，但該設備總體技術有待提高和突破，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、客車上水設備行業(yè)存在問題

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

2）因缺乏足夠的經濟鼓勵政策，設備廠家研發(fā)動力不足，使得整體行業(yè)沒有較大的技術突破。

3）客車上水設備施工和驗收缺乏明確的規(guī)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，目前車站運力緊張的情況下，也沒時間和精力去改造，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重點站，基本上又回到原來的上水模式，對行業(yè)形象造成嚴重影響，同時也阻礙了該行業(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的第四次工業(yè)革命，可以說是未來引領企業(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(tǒng)技術最全、集成能力最強、再建規(guī)模最大、運營里程最長、運營速度最高、產品性價比最優(yōu)的國家。高鐵是代表我國制造業(yè)的國家名片，同時也是“走出去戰(zhàn)略”的排頭兵，而且要安全可靠、便捷暢通、經濟高效、節(jié)能環(huán)保。人工智能上水設備將會在這大背景下應運而生，該設備充分利用信息通訊技術和機械系統(tǒng)相結合的手段，使其更加智能化，完全實現(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域發(fā)展的方向和目標。

制約人工智能的主要問題是：列車?？课恢玫牟淮_定性和列車注水口的不同一性，導致接口無法對應，因而無法完成自動上水。移動式智能上水設備可以滿足這一缺陷，列車進站后，處在中央控制室的工作人員下達上水指令，該設備自動搜尋列車注水口的信號源，采用圖像搜索或紅外檢測，當檢測到列車注水口時，伸出機械臂上的上水接頭，完成和列車注水口的對接，開始上水。當上水結束時，接口松動，機械臂收回，回到預設位置，同時在上水期間，該設備還負責檢測列車狀態(tài)，有異常時第一時間停止上水并拔出上水接頭，保障安全以防列車拖管。

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化、信息化、系統(tǒng)化的提升勢在必行，通過技術手段和不懈的努力，可以快速實現(xiàn)客車上水設備的人工智能；通過科學的管理手段，大幅減少人力成本，提高運營效率，保障客車用水安全可靠，改變目前客車給水的面貌，在取得經濟效益的同時，產生更大的社會效益，為推動鐵路發(fā)展戰(zhàn)略起到積極的作用。