摘要：在中国铁路高速发展的近10年里，铁路客车上水设备由过去原始的人工手动上水装置到遥控回卷上水装置，取得了较大的进步，该设备在节约水资源，降低工人的劳动强度，解决冻害等方面取得了长足的进步，已被总公司和业主单位所接受并推广使用，但由于各方面的原因，导致该行业标准不统一，设备质量良莠不齐等一系列问题，加之没有完全实现人工智能，满足不了高铁发展战略的需求，随着以智能制造为主导的工业4.0时代的到来，人工智能上水设备将会在这大背景下应运而生，该设备充分利用信息通讯技术和机械系统相结合的手段，完全实现坐在“办公室里上水”，这也是最大的满足了铁路发展以人为本的要求，也是铁路客车上水领域发展方向和目标。

关键字：上水设备   上水领域   高铁   人工智能   

前言

陕西千方科技发展有限责任公司作为专业生产客车智能上水设备的厂家，经过17年专业、专注的发展和坚守，见证了客车上水设备的发展历程；收集了大量的文献资料；同时对路内大中小型高铁站、普速站及动车整备库的上水设备现状及使用情况进行了现场调研。对目前上水设备使用过程，存在的优缺点进行了分析，对存在的问题进行不断攻克，同时对行业发展方向和目标也有了明确认识。

1 上水设备发展的基本现状

1.1  以阀门+水管+扳手的老式上水设备

全路大多数普速车站还保持“一座上水井、一个开关、一根胶管”的作业状态，作业程序如下：列车靠站→人工将胶管插到列车注水口→开启阀门上水→目视列车溢水口溢水→人力拔下胶管→关闭阀门。

在拉管的过程中为了防止水喷出，上水工会把水管折起来，当到达上水位置时，打开折的管子然后快速插入注水口，往复循环，在这个过程中由于部分注水口与管子不配套，所以操作难度比较大。车流量大的车站每天插、拔、开关这三个动作每天要重复几百次，上水过程中洒的水在夏天湿滑、冬天结冰，作业期间行走距离长，

优点：使用相对稳定可靠

缺点：水资源浪费，劳动强度大，卫生条件差，上水效率低，容易产生冻害。

1.2  电磁阀+遥控器的电子上水设备  

2004年第五次铁路大提速后，列车停靠时间进一步缩短，到发列车密度增加，对上水作业提出了新的要求，电磁阀加遥控器的应用使得上水效率有了较大的提高，不再往复开阀关阀。    

具体的操作是，当列车进站后，全部采用遥控器开关上水电磁阀。整个过程改变了以前往复开关阀门的弊病。作业过程变得相对轻松简单，工作效率有了很大的提升。 优点是：操作简单，降低劳动强敌。但冬季保温及股道间上水管乱堆乱放及卫生安全等问题依然没有解决。

   1.3 电磁阀+快速接头+收管器+遥控器的新型上水设备

这种新型遥控自回卷设备是在第六次大提速和中国品牌高速列车CRH开行后逐步推广和应用起来，安装在高铁车站和动车整备库，实现了客车上水作业方式的转变。作业程序：列车到站→拉出上水管放进注水口→按遥控器上水→快速接头自动锁紧注水口并开始上水→水满后按遥控器接头与注水口分离→上水管自动收回，上水作业结束。

在此基础上经过近10年持续的创新，对存在的问题进行研究攻克，设备的科技含量和稳定性得到了逐步提升，主要表现在以下几个方面：

1）为响应了国家节能减排的号召，上水接头由过去的气动控制升级为流体压力接头，降低了耗电量。同时采用变形系数大新型材料，适应了不同型号车体的注水口，避免了水资源的浪费。

2）为保证设备使用的绝对安全，设备新增加了防列车拖管功能，有效的保证了列车的运行安全，将回卷电机升级为24V，有效保证了上水工的人身安全。

3）用动力回卷的方式逐步淘汰机械回卷，动力回卷平稳可靠，机械回卷因弹簧疲劳等因素容易出现上水管不易回收，置于股道之间，既不美观又不安全。

4）为有效杜绝镀锌带来的环境污染，设备材质由镀锌钢板升级为304不锈钢。不但绿色环保，还有效提高了设备的使用年限。

镀锌钢板  

304不锈钢

5）新研发的一体式电磁阀替代了分体式电磁阀，提高设备安装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胶管升级为具有欧盟认证的食品级胶管，有效的杜绝了水体的二次污染。

普通上水管     

      食品级上水管

7）攻克了无电的情况下也能实现遥控上水的难题，给无电的站场安装创造了条件。

8）设备的保温采用PTC高科技发热材料及风循环智能控制系统，保温效果理想，在东北、新疆、兰州等高寒地区应用较为广泛。                           

9）检测及监测功能

新增的自动检测、自动监测、远程控制、远程操作以及数据分析处理等功能，可自动探知上水过程的不同状态，采用新的算法来智能化的判断操作正常与否，根据不同状况做出相应处理。

总之，新的客车上水设备实现了客车上水作业方式的转变。降低作业人员的劳动强度，节约了水资源，提高了工作效率，同时在节能减排、绿色环保方面起到了示范效应。满足铁路客车供水高效安全环保的要求。提升了客车上水信息化管理水平，达到科学管理的目的，但该设备总体技术有待提高和突破，由于车体等因素还需人工插拔，目前处于半自动化状态，与目前中国铁路高速发展的要求还有一定的距离。

2、客车上水设备行业存在问题

1）客车上水行业标准化建设严重滞后，管理体制不顺，缺乏系统规划和技术指导，设备厂家良莠不齐，使得一些工程选用的设备质量欠佳，造成设备停运或故障频发。使用单位意见较大，严重影响该设备的推广使用。

2）因缺乏足够的经济鼓励政策，设备厂家研发动力不足，使得整体行业没有较大的技术突破。

3）客车上水设备施工和验收缺乏明确的规范依据，导致责任不清，给其正常运行埋下隐患。

4）设备管理单位和使用单位不是同一单位，造成沟通障碍，目前车站运力紧张的情况下，也没时间和精力去改造，维护资金不到位对设备后期制约较大。

5）部分设备厂家责任担当意识不强，后期维护跟不上，尤其全国知名的几个重点站，基本上又回到原来的上水模式，对行业形象造成严重影响，同时也阻碍了该行业的健康发展。

3 客车上水发展方向

工业4.0作为智能制造为主导的第四次工业革命，可以说是未来引领企业改革的新浪潮。铁路作为国内最大的运输企业，铁路制造必将在工业4.0时代下发生重大的变化。目前，中国已成为世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、再建规模最大、运营里程最长、运营速度最高、产品性价比最优的国家。高铁是代表我国制造业的国家名片，同时也是“走出去战略”的排头兵，而且要安全可靠、便捷畅通、经济高效、节能环保。人工智能上水设备将会在这大背景下应运而生，该设备充分利用信息通讯技术和机械系统相结合的手段，使其更加智能化，完全实现坐在“办公室里上水”，这也是最大的满足了铁路发展以人为本的要求，也是铁路客车上水领域发展的方向和目标。

制约人工智能的主要问题是：列车停靠位置的不确定性和列车注水口的不同一性，导致接口无法对应，因而无法完成自动上水。移动式智能上水设备可以满足这一缺陷，列车进站后，处在中央控制室的工作人员下达上水指令，该设备自动搜寻列车注水口的信号源，采用图像搜索或红外检测，当检测到列车注水口时，伸出机械臂上的上水接头，完成和列车注水口的对接，开始上水。当上水结束时，接口松动，机械臂收回，回到预设位置，同时在上水期间，该设备还负责检测列车状态，有异常时第一时间停止上水并拔出上水接头，保障安全以防列车拖管。

结论：在高速铁路飞速发展的今天，铁路上水装备系向自动化、信息化、系统化的提升势在必行，通过技术手段和不懈的努力，可以快速实现客车上水设备的人工智能；通过科学的管理手段，大幅减少人力成本，提高运营效率，保障客车用水安全可靠，改变目前客车给水的面貌，在取得经济效益的同时，产生更大的社会效益，为推动铁路发展战略起到积极的作用。