欒德杰，楊華昌，馮 軍，閆 石

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 通信信號研究所，北京 100081)

0 引言

作為“貨物列車的制造工廠”，編組站的主要任務(wù)是根據(jù)列車編組計劃的要求辦理貨物列車的解體和編組工作。除直通列車外，貨物列車自區(qū)間進(jìn)入編組站后，首先進(jìn)入車站到達(dá)場，然后分別經(jīng)列檢作業(yè)、貨檢作業(yè)、排風(fēng)作業(yè)、解體作業(yè)、集結(jié)作業(yè)、編組作業(yè)和發(fā)車作業(yè)后離開本編組站進(jìn)入下一區(qū)間。據(jù)統(tǒng)計，鐵路車輛在編組站的停留時間約占車輛總周轉(zhuǎn)時間的1/3[1]，編組站的作業(yè)效率直接影響到鐵路運輸整體效率和收益。隨著國家打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)行動的推進(jìn)和中國國家鐵路集團(tuán)有限公司(以下簡稱“國鐵集團(tuán)”)貨運增量行動的開展，編組站效率的提升更加成為保證路網(wǎng)暢通、提升運輸效率的關(guān)鍵[2]。目前，編組站的諸多作業(yè)仍然主要依靠作業(yè)人員手動完成，如駝峰解體車鉤提鉤作業(yè)、制動風(fēng)管的摘斷和連接作業(yè)等，影響編組站整體編解效率的提升，且該類作業(yè)勞動強(qiáng)度高、工作壓力大、操作不當(dāng)極易發(fā)生人身傷亡等事故。

根據(jù)《鐵路調(diào)車作業(yè)》(TB/T30002—2020)規(guī)定，排風(fēng)摘管作業(yè)程序包括：聯(lián)系確認(rèn)、排風(fēng)摘管、復(fù)檢處理。針對排風(fēng)摘管作業(yè)項目，作業(yè)人員每次摘風(fēng)管過程包括彎腰、低頭、排風(fēng)、摘管，整套動作必須連貫才能做好，以某路網(wǎng)性編組站為例，每班有8人(上、下行方向各4人)進(jìn)行排風(fēng)摘管作業(yè)，每人每天平均作業(yè)10多趟車、走行20多km，作業(yè)人員勞動強(qiáng)度較大，尤其在高溫和雨雪天氣時，更容易出現(xiàn)過度疲勞，既增加了列檢作業(yè)人員的安全隱患，也變相加長了貨物列車在編組站的中轉(zhuǎn)停留時間，進(jìn)而影響了編組站整體作業(yè)效率的提升。

近年來，對于駝峰峰頂自動提鉤技術(shù)的研究相對較多，但研究大多集中在理論研究或?qū)嶒炇曳抡嬖囼瀸用鎇3-4]，而對于制動風(fēng)管自動摘接技術(shù)的研究，在已公開的相關(guān)文獻(xiàn)中相對較少，僅在20世紀(jì)80年代有過借助車輛溜放力或機(jī)車之拉力摘斷制動風(fēng)管的報道[5]。目前編組站仍然普遍采用人工手動摘斷或連接制動風(fēng)管的作業(yè)方式。因此，研究編組站車輛制動風(fēng)管自動摘接智能技術(shù)，對于提高編組站整體編解效率具有很高的現(xiàn)實意義。

1 制動風(fēng)管自動摘接系統(tǒng)架構(gòu)分析

制動風(fēng)管是連接兩輛車輛制動主管的軟管，其端部裝有連接器，摘接制動風(fēng)管就是把兩制動風(fēng)管的連接器摘斷或連接(以下簡稱“摘接”)，制動風(fēng)管連接狀態(tài)示意圖如圖1所示。為了降低職工勞動強(qiáng)度，減少作業(yè)風(fēng)險、提高編組站整體作業(yè)效率和編組站整體作業(yè)的信息化、自動化、智能化水平，綜合考慮編組站站場規(guī)模、解編輛數(shù)、多臺機(jī)器人同步摘接等因素，研究設(shè)計適用于編組站的車輛制動風(fēng)管自動摘接智能機(jī)器人(以下簡稱“智能機(jī)器人”)整體技術(shù)方案。

圖1 制動風(fēng)管連接狀態(tài)示意圖Fig.1 Schematic diagram of brake hose connection

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

適用于編組站作業(yè)特點的智能機(jī)器人系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，總體架構(gòu)分為機(jī)器人控制層、通信控制層、規(guī)劃決策層、監(jiān)控顯示層和共享數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.2 Overall system architecture

（1）機(jī)器人控制層。機(jī)器人控制層是智能機(jī)器人系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，智能機(jī)器人通過多源數(shù)據(jù)融合實現(xiàn)精準(zhǔn)定位，并將自身精確位置和運行狀態(tài)實時上傳給控制中心，結(jié)合控制中心下達(dá)的運動指令控制機(jī)器人底盤走行和機(jī)械臂位姿調(diào)整。同時實現(xiàn)規(guī)劃路徑上的動態(tài)障礙物的避障處理和關(guān)鍵物體的圖像識別，此外實時管理自身電池狀態(tài)并實時向控制中心和手持終端上傳狀態(tài)信息。

（2）通信控制層。通信控制層是智能機(jī)器人系統(tǒng)的通信基礎(chǔ)，系統(tǒng)內(nèi)不同業(yè)務(wù)層之間及同一層不同模塊間按需進(jìn)行有線或無線通信。智能機(jī)器人通過從編組站信號系統(tǒng)(包括駝峰機(jī)車無線遙控系統(tǒng)、駝峰自動化溜放系統(tǒng)等)接收相關(guān)信號設(shè)備狀態(tài)和實時作業(yè)信息，用于輔助智能機(jī)器人進(jìn)行制動風(fēng)管自動摘接作業(yè)。通過與內(nèi)部組件(電機(jī)驅(qū)動器、機(jī)械臂和末端機(jī)械手等)通信，智能機(jī)器人可按照規(guī)劃好的路徑完成底盤電機(jī)驅(qū)動器、機(jī)械臂各關(guān)節(jié)及末端機(jī)械手的驅(qū)動，最終完成制動風(fēng)管自動摘接作業(yè)。通信控制層實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的物理隔離和系統(tǒng)內(nèi)整體通信流量控制及各業(yè)務(wù)層間通信狀態(tài)的實時監(jiān)控，是系統(tǒng)綜合運行維護(hù)的重要支撐。

（3）規(guī)劃決策層。規(guī)劃決策層是智能機(jī)器人系統(tǒng)的調(diào)度核心，通過與編組站信號系統(tǒng)接口，接收編組計劃信息，并將具體編解信息下達(dá)至相應(yīng)存車線的智能機(jī)器人，根據(jù)智能機(jī)器人實時位置規(guī)劃制動風(fēng)管摘接作業(yè)最優(yōu)路徑。對車站內(nèi)多臺智能機(jī)器人運動狀態(tài)實時監(jiān)控并采用協(xié)同調(diào)度算法進(jìn)行多臺智能機(jī)器人協(xié)同調(diào)度，確保站場內(nèi)多臺智能機(jī)器人能夠并行、有序作業(yè)。

（4）監(jiān)控顯示層。監(jiān)控顯示層是智能機(jī)器人系統(tǒng)的人機(jī)交互平臺，通過集中顯示站場內(nèi)智能機(jī)器人的實時運行情況，以友好的人機(jī)交互形式展示給終端用戶，便于指揮人員隨時人工干預(yù)或通過手持終端遠(yuǎn)程控制智能機(jī)器人實現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。此外，通過對站場內(nèi)監(jiān)控視頻的集中顯示，便于指揮人員掌握整體站場車流到達(dá)、編組和出發(fā)情況，為站場內(nèi)多臺智能機(jī)器人的綜合任務(wù)調(diào)度提供決策基礎(chǔ)。

（5）共享數(shù)據(jù)庫。共享數(shù)據(jù)庫是智能機(jī)器人系統(tǒng)的存儲核心，通過分庫分表存儲策略將系統(tǒng)內(nèi)不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲，包括視頻數(shù)據(jù)(站場綜合采集攝像頭的視頻數(shù)據(jù)、智能機(jī)器人作業(yè)視頻數(shù)據(jù)等)、控制數(shù)據(jù)(不同智能機(jī)器人路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)、任務(wù)調(diào)度數(shù)據(jù)、信號系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)等)、定位和感知數(shù)據(jù)(包括差分北斗導(dǎo)航定位，即BDS-RTK數(shù)據(jù)；慣性傳感器，即IMU數(shù)據(jù)；激光雷達(dá)，即LiDAR點云數(shù)據(jù)等)和其他運行數(shù)據(jù)等。

1.2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

根據(jù)智能機(jī)器人系統(tǒng)總體架構(gòu)，系統(tǒng)硬件設(shè)計包括站場內(nèi)機(jī)器人子系統(tǒng)、車站控制機(jī)房內(nèi)控制子系統(tǒng)和調(diào)度指揮中心內(nèi)監(jiān)控子系統(tǒng)。其中，車站站場內(nèi)，根據(jù)站場規(guī)模和編解能力，系統(tǒng)在每條或者相鄰若干條存車線以存車線中心為界設(shè)置2臺智能機(jī)器人，并為其設(shè)置各自獨立的作業(yè)區(qū)域電子圍欄(考慮摘接效率因素，電子圍欄可有適當(dāng)重疊區(qū)域)，智能機(jī)器人接收控制子系統(tǒng)規(guī)劃好的走行路徑自動前往摘接作業(yè)區(qū)域(特殊場景下，也可自行規(guī)劃路徑)，并結(jié)合自身傳感器完成走行過程中的障礙物避讓、運動底盤和機(jī)械臂控制、制動風(fēng)管連接器和相關(guān)控制閥的位姿識別、機(jī)器人的視覺伺服及制動風(fēng)管的摘接和控制閥的開關(guān)等動作，同時與控制中心保持全過程雙向通信，實時上傳自身位置、速度、視覺、位姿等各狀態(tài)至控制子系統(tǒng)。車站控制機(jī)房內(nèi)，設(shè)置有機(jī)器人系統(tǒng)相關(guān)路徑規(guī)劃、定位、監(jiān)控、通信、存儲和車站相關(guān)信號系統(tǒng)接口等服務(wù)器，通過車站相關(guān)信號系統(tǒng)接收編組信息，獲得站場存車線內(nèi)存車輛數(shù)、存車類型、存車位置等信息，根據(jù)智能機(jī)器人當(dāng)前位置及目標(biāo)作業(yè)位置進(jìn)行精確定位，結(jié)合高精度地圖對站場作業(yè)的智能機(jī)器人集中式路徑規(guī)劃，并將各處采集的視頻信息、實時作業(yè)信息、導(dǎo)航定位信息綜合處理、存儲等。車站調(diào)度指揮中心內(nèi)，設(shè)置有站場作業(yè)綜合狀態(tài)和視頻顯示和當(dāng)前作業(yè)的各臺智能機(jī)器人實時作業(yè)狀態(tài)和視頻顯示，為作業(yè)指揮人員提供友好的人機(jī)界面。系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)硬件架構(gòu)Fig.3 System hardware architecture

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

智能機(jī)器人系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)包括：智能機(jī)器人設(shè)計技術(shù)、視頻監(jiān)控下的動態(tài)目標(biāo)識別技術(shù)、智能機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)、智能機(jī)器人運動控制技術(shù)、柔性環(huán)境作業(yè)機(jī)器人的力感知與力控制技術(shù)和視頻綜合監(jiān)控技術(shù)等，智能機(jī)器人自動摘接作業(yè)過程如圖4所示。

圖4 智能機(jī)器人自動摘接作業(yè)過程Fig.4 Automatic uncoupling and connecting process of the intelligent robot

2.1 智能機(jī)器人設(shè)計技術(shù)

通過對編組站車輛制動風(fēng)管摘接作業(yè)過程分析，摘管作業(yè)按照“一關(guān)前、二關(guān)后、三摘管、四提鉤”順序摘管，不能顛倒或遺漏，摘管方法分為正手摘管和反手摘管2種。接管作業(yè)按照“一檢查、二接管、三開后、四開前”的順序接管。制動風(fēng)管的連接類型分為4種：同側(cè)正面、同側(cè)反面、異側(cè)右手位、異側(cè)左手位[6-8]。根據(jù)不同連接類型，智能機(jī)器人對應(yīng)的操作均有不同。智能機(jī)器人組成結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，智能機(jī)器人整體示意圖如圖6所示。

圖5 智能機(jī)器人組成結(jié)構(gòu)圖Fig.5 Composition structure of the intelligent robot

圖6 智能機(jī)器人整體示意圖Fig.6 Overall schematic diagram of the intelligent robot

智能機(jī)器人關(guān)鍵部件和工作方式設(shè)計如下。

（1）機(jī)械臂設(shè)計。采用6軸機(jī)械臂，工作半徑≥800 mm，有效載荷≥5 kg，自身重量≤20 kg。具備力矩控制和運動保護(hù)功能，且能夠在力矩過大時采取保護(hù)措施，機(jī)械臂末端配置雙機(jī)械手，實現(xiàn)對制動風(fēng)管連接器的抓握和摘接。

（2）摘接方式設(shè)計。摘接方式可以分為下方摘接和側(cè)方摘接，考慮對站場施工改造、基礎(chǔ)設(shè)施投入及對既有業(yè)務(wù)的影響盡可能低，采取側(cè)方摘接制動風(fēng)管的方式，需要占用軌旁道路，并進(jìn)行智能機(jī)器人實時動態(tài)路徑規(guī)劃。

（3）運動控制設(shè)計。智能機(jī)器人運動控制方式分為軌道式和輪式[9]。對于軌道式運動來講，運行穩(wěn)定性好、控制較為簡單，可多臺智能機(jī)器人同時作業(yè)，但無論是軌道內(nèi)鋪軌還是軌旁鋪軌對站場改造較大，且新鋪的軌道可能對既有業(yè)務(wù)或人員走行帶來影響，此外，設(shè)備維護(hù)也較為不便；對于輪式運動來講，不需要對既有站場進(jìn)行大規(guī)模改造，靈活性好，方便進(jìn)出車站且維護(hù)難度相對較低?？紤]到編組站站場特點、存車線間距、施工復(fù)雜度、轉(zhuǎn)彎半徑和運動平穩(wěn)性等要素，采用基于麥克納姆輪驅(qū)動的輪式小車，可原地轉(zhuǎn)向，占用空間較小。

（4）導(dǎo)航定位設(shè)計。為保證機(jī)器人行進(jìn)過程中不偏離安全軌跡，可通過在地面設(shè)立導(dǎo)引條并設(shè)置作業(yè)電子圍欄，通過將BDS-RTK和IMU數(shù)據(jù)融合，并結(jié)合LiDAR點云數(shù)據(jù)與高精度地圖匹配，必要時再結(jié)合里程計算法來共同實現(xiàn)對機(jī)器人的精準(zhǔn)定位。

2.2 視頻監(jiān)控下的動態(tài)目標(biāo)識別技術(shù)

在智能機(jī)器人向車輛連接處運動過程中，實時圖像處理器將激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)和雙目視覺圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過各自預(yù)處理、配準(zhǔn)和融合后[10]，利用深度學(xué)習(xí)算法(如CNN，RNN，GNN及相關(guān)改進(jìn)算法等)實現(xiàn)對制動風(fēng)管摘接的關(guān)鍵信息進(jìn)行識別，包括折角塞門自閥手柄、制動風(fēng)管連接器、車鉤提鉤桿的類型、狀態(tài)、位置和姿態(tài)等的識別和定位。所采用的攝像頭與機(jī)械臂末端固定在一起(即eyein-hand模式)，由于目標(biāo)物體的成像大小隨著機(jī)器人的運動不斷變化，且制動風(fēng)管連接器體可能隨車體或隨風(fēng)晃動，因而對折角塞門自閥手柄、車鉤提鉤桿識別和制動風(fēng)管采用動態(tài)目標(biāo)識別技術(shù)進(jìn)行識別，主要利用基于背景先驗知識的顯著性檢測方法對圖像進(jìn)行預(yù)處理完成圖像邊緣提取，然后利用動態(tài)模板匹配算法進(jìn)行物體識別[11]，利用識別結(jié)果完成智能機(jī)器人底盤運動微調(diào)和機(jī)械臂的路徑規(guī)劃。

2.3 智能機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)

作為機(jī)器人研究領(lǐng)域的重要分支，機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)依據(jù)某個或某些優(yōu)化準(zhǔn)則(如工作代價最小、行走路線最短、行走時間最短等條件)找出機(jī)器人從起始位置狀態(tài)到目標(biāo)位置狀態(tài)的最優(yōu)路徑。綜合考慮硬件算力、功耗、實時性和作業(yè)沖突檢測要求，智能機(jī)器人的作業(yè)路徑規(guī)劃功能(含機(jī)器人當(dāng)前位置至制動風(fēng)管摘接作業(yè)點的路徑和機(jī)器人當(dāng)前位置至充電樁的路徑)默認(rèn)由控制中心路徑規(guī)劃服務(wù)器完成。根據(jù)從車站信號控制系統(tǒng)獲得的作業(yè)計劃和存留車位置等信息，系統(tǒng)路徑規(guī)劃服務(wù)器自動對調(diào)車計劃進(jìn)行分解，并生成機(jī)器人作業(yè)序列。智能機(jī)器人按路徑規(guī)劃服務(wù)器所規(guī)劃好的路徑走行，對于作業(yè)路徑上的動態(tài)障礙避讓，由智能機(jī)器人和路徑規(guī)劃服務(wù)器交互完成。在路徑規(guī)劃過程中利用全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃協(xié)同處理，目前路徑規(guī)劃方法主要分為2類：一類是傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法，如人工勢場法、柵格法、A*算法、RRT算法等；另一類是與智能算法相結(jié)合的路徑規(guī)劃方法，如遺傳算法、蟻群算法、模擬退火算法、粒子群算法、基于視覺的智能算法等[12]。智能機(jī)器人路徑規(guī)劃采用基于RRT算法和人工勢場法的路徑規(guī)劃技術(shù)。

2.4 智能機(jī)器人運動控制技術(shù)

智能機(jī)器人運動控制包括機(jī)器人底盤運動控制和作業(yè)機(jī)械臂運動控制2部分：底盤運動控制主要包括底盤的橫向控制和縱向控制。其中橫向控制主要基于機(jī)器人與車列之間及站場內(nèi)障礙物(如作業(yè)人員、移動物體等)的空間位置關(guān)系，通過機(jī)器人底盤橫向偏離角度和角速度來實現(xiàn)；縱向控制主要基于作業(yè)效率要求和機(jī)器人與目標(biāo)作業(yè)點之間的距離，通過控制前進(jìn)方向的速度、加速度來實現(xiàn)。目前機(jī)器人底盤橫向控制主要基于底盤動力學(xué)特性，運用線性二次型調(diào)節(jié)器(Linear Quadratic Regulator，LQR)控制算法、滑模控制(Sliding Mode Control，SMC)、模型預(yù)測控制(Model Predictive Control，MPC)等；機(jī)器人底盤縱向控制主要是基于車輛動力學(xué)的加減速策略和軌跡預(yù)測控制等。作業(yè)機(jī)械臂運動控制主要分為關(guān)節(jié)空間控制和操作空間控制，具體的控制方法有基于機(jī)械臂動力學(xué)模型的計算轉(zhuǎn)矩類控制(Computed-Torque Control，CT)、自適應(yīng)控制、優(yōu)化和魯棒控制及學(xué)習(xí)類控制等。智能機(jī)器人運動控制采用CT和學(xué)習(xí)類控制技術(shù)。

2.5 柔性環(huán)境作業(yè)機(jī)器人的力感知與力控制技術(shù)

由于制動風(fēng)管是柔性結(jié)構(gòu)，需要考慮智能機(jī)器人作業(yè)時的夾持力與扭轉(zhuǎn)力矩。首先需要精確的力感知，通過機(jī)器人末端和各關(guān)節(jié)的力傳感器及相應(yīng)的傳感數(shù)據(jù)預(yù)處理，實現(xiàn)夾持力和扭轉(zhuǎn)力矩的精確測量；然后通過力控制實現(xiàn)對制動風(fēng)管的可靠摘接作業(yè)。目前力控制的方法包括：基于力傳感信息的力位混合控制、阻抗控制/導(dǎo)納控制等[13]及結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能技術(shù)的力控制方法。智能機(jī)器人末端機(jī)械手配有力傳感器，采用基于力傳感信息的力位混合控制對制動風(fēng)管摘斷和連接過程進(jìn)行力感知和力控制。

2.6 視頻綜合監(jiān)控技術(shù)

智能機(jī)器人站場作業(yè)實時視頻監(jiān)控包括位于機(jī)器人平臺上的自身作業(yè)視頻監(jiān)控和站場多機(jī)器人綜合作業(yè)視頻監(jiān)控。這2部分監(jiān)控除傳輸方式不同(前者無線傳輸、后者有線傳輸)外，均涉及視頻采集、視頻壓縮編碼、視頻傳輸、視頻解碼、視頻顯示等環(huán)節(jié)，而為了在綜合顯示屏對全站作業(yè)智能機(jī)器人集中監(jiān)控和站場內(nèi)多路攝像頭采集數(shù)據(jù)的綜合顯示，采用SIFT和SUFR算法進(jìn)行站場內(nèi)多路攝像頭采集視頻的圖像拼接[14-15]。視頻綜合顯示處理流程圖如圖7所示。

圖7 視頻綜合顯示處理流程圖Fig.7 Flow chart of integrated video display processing

3 技術(shù)應(yīng)用預(yù)期效果分析

制動風(fēng)管自動摘接智能技術(shù)的實施，可將作業(yè)人員從繁重的重復(fù)摘接作業(yè)中解放出來，由人工手動作業(yè)升級為機(jī)器作業(yè)、人工監(jiān)督，可顯著提高編組站作業(yè)自動化水平，并有效降低作業(yè)人員人身傷害等事故發(fā)生概率，對于編組站整體作業(yè)能力提升具有重要意義。根據(jù)編組站站場情況和作業(yè)特點，可將作業(yè)站場分區(qū)域劃分，如對有15條存車線的到達(dá)場，可將存車線中心位置作為分界點，每4條存車線為1個獨立作業(yè)區(qū)域，共設(shè)為8個區(qū)域，每個區(qū)域設(shè)置1臺智能機(jī)器人，并在適當(dāng)區(qū)域設(shè)置自動充電樁，由控制中心統(tǒng)一調(diào)度站場內(nèi)所有智能機(jī)器人完成摘接作業(yè)全過程。通過設(shè)置多臺智能機(jī)器人同步作業(yè)，在減輕人工勞動強(qiáng)度的同時有效提高制動風(fēng)管摘接效率，壓縮列檢作業(yè)整體時間，提高編組站貨物列車周轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而實現(xiàn)制動風(fēng)管摘接作業(yè)遠(yuǎn)程化、自動化和智能化，具體技術(shù)應(yīng)用預(yù)期效果體現(xiàn)在以下方面。

（1）遠(yuǎn)程化。制動風(fēng)管自動摘接技術(shù)在編組站現(xiàn)場應(yīng)用后，作業(yè)人員由必須前往現(xiàn)場進(jìn)行人工摘接作業(yè)改為在站場監(jiān)控室內(nèi)對智能機(jī)器人實時作業(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)督，在智能機(jī)器人正常作業(yè)過程中，作業(yè)人員無需前往站場內(nèi)，從而大大降低作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，明顯改善作業(yè)人員的工作條件和工作效率。通過調(diào)度指揮中心統(tǒng)一指揮，在實時監(jiān)控智能機(jī)器人作業(yè)的同時，作業(yè)人員還可通過無線方式遠(yuǎn)程控制智能機(jī)器人行進(jìn)、摘接作業(yè)，有效完成多臺智能機(jī)器人的作業(yè)調(diào)度和并行作業(yè)指揮。

（2）自動化。智能機(jī)器人通過與車站相關(guān)信號控制系統(tǒng)接口，自動接收信號控制系統(tǒng)作業(yè)相關(guān)信息、實時通信、自動規(guī)劃路徑并自動尋跡、自動上報作業(yè)結(jié)果，在獲取相關(guān)系統(tǒng)作業(yè)信息的同時可將智能機(jī)器人作業(yè)關(guān)鍵信息反饋給信號控制系統(tǒng)，作為站場相關(guān)信號控制系統(tǒng)安全防護(hù)的基礎(chǔ)信息。

（3）智能化。智能機(jī)器人基于激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)點云數(shù)據(jù)、攝像機(jī)圖像數(shù)據(jù)、北斗導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)和慣性傳感器數(shù)據(jù)等信息融合處理，實現(xiàn)作業(yè)關(guān)鍵點智能識別、目標(biāo)運行路徑智能規(guī)劃、行進(jìn)過程自動避障、摘接作業(yè)自動完成、設(shè)備電源智能管理及自動充電等。

綜上所述，制動風(fēng)管自動摘接技術(shù)實施后，多個區(qū)域智能機(jī)器人可根據(jù)作業(yè)計劃并行進(jìn)行制動風(fēng)管的摘接作業(yè)，路網(wǎng)性編組站上、下行方向排風(fēng)制動作業(yè)人員數(shù)量預(yù)計可在既有作業(yè)人員總數(shù)基礎(chǔ)上減少50%以上，且作業(yè)人員由室外作業(yè)移至室內(nèi)監(jiān)控，將有效杜絕作業(yè)人員摘接作業(yè)過程中的人身傷害等危險。

4 結(jié)束語

鐵路編組站的發(fā)展趨向于信息化、自動化和智能化，作為智能編組站先進(jìn)技術(shù)的組成部分，制動風(fēng)管自動摘接智能技術(shù)的研究可將作業(yè)人員從繁重的重復(fù)人工摘接作業(yè)中解放出來，降低作業(yè)人員勞動強(qiáng)度和作業(yè)人員人身傷亡事故的發(fā)生概率。智能機(jī)器人通過與車站相關(guān)信號控制系統(tǒng)接口，可將制動風(fēng)管摘接狀態(tài)實時反饋給車站值班人員、調(diào)車機(jī)司乘人員，便于轉(zhuǎn)場前的試風(fēng)作業(yè)及時進(jìn)行。此外，通過多臺制動風(fēng)管智能機(jī)器人并行協(xié)同作業(yè)，可顯著加速編組站車輛周轉(zhuǎn)速度，有效提高編組站車輛編解效率，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。