智能眼镜在铁路车辆运维行业的应用

马 冬，林庆城，李浩铭，连 伟

(广州铁路职业技术学院，广州 510430)

截至2021年底，全国铁路客车量为7.8万辆，其中动车组数量为4153标准组33 221辆[1]。在车辆数量庞大和提质增效目标的双重条件下，铁路企业车辆检修任务压力巨大。以动车组运维为例，我国动车组目前实行“计划性预防修为主、事后维修为辅”的维修体制。动车组计划预防修共分为五级修程，其中一级修、二级修属于运用检修，属于劳动力密集型产业，智能化程度较低，经常面临检修任务多、检修能力不足的挑战。动车组一级修以目视检查和功能测试为主，二级修在目视检查和功能测试的基础上增加了车辆性能检测和维护保养等内容[2]。相比运用检修，在动车组高级检修(三级修、四级修、五级修)过程中，由于需要对车辆进行整体结构拆解或进行大部件更换，可使用专用检修设备，且高级修时间一般较运用维修时间充裕，因此对劳动力密集性要求也较低。

1 智能眼镜应用于动车组运维中的现实意义

随着信息化技术的发展，制造业逐渐向智能化方向发展。制造智能化将促使企业对劳动力数量需求降低，以往需要密集劳动力运行的生产线已被智能化、无人化生产线所取代，以达到降低劳动力成本的目的。但在工业设备售后及维保行业，如汽车维修及保养、飞机维修及保养等，由于设备故障原因具有随机性和多样性的特点，设备检修任务具有分散性，部分保养项目不适合于全自动化装备完成，因此此类行业劳动力密集性难以降低。动车组检修行业与上述行业具有相似性，为缓解检修压力，当前各动车组运行检修单位已逐渐配备动车组智能检测机器人，承担原一二级修中车底、车侧、车顶等部位的目视检查任务，但在车辆功能测试、维护保养和故障检查及维修等工作任务中，由于车辆零部件种类多且各检修项目、功能测试项目或维护保养项目工序繁多，故障原因具有随机性和个体差异性，故而，检测机器人或其他自动化设备无法完全替代检修工作人员。此外，因检修人员工作经验存在差异，在动车组人工检修作业过程中，存在因漏检漏修或不当操作造成次生灾害的风险，因此开发和应用信息化检修辅助工具以提高检修作业人员工作效率、降低工作人员劳动强度、缓解铁路企业车辆运用维修压力具有现实意义。

2 智能眼镜发展现状

智能眼镜是能像智能手机一样，拥有独立的操作系统，可由用户通过语音或动作控制实现语音视频交流、信息传输及图像识别等功能的眼镜的总称。作为智能可穿戴设备的典型代表，智能眼镜在医疗、通信、显像、光学调节等领域被广泛应用[3-5]。随着传感技术、显示技术、芯片技术、无线通信技术等的发展，智能可穿戴设备迎来了高速发展期。智能眼镜主要有以下功能：信息通知或提醒功能、语音输入功能、定位及导航功能、拍照及录像功能、视频通话功能。根据智能眼镜的主要功能，可分为眼镜相机、智能后视镜、智能单目镜、智能双目镜、沉浸式眼镜。眼镜相机如图1所示，眼镜架内置一个微型运动相机，能够从第一人视角拍摄图片和录制视频并发送给他人，眼镜相机没有屏幕，因此用户能够专注于眼前看到的世界。智能后视镜如图2所示，该类型智能眼镜在用户视觉的边缘设置一个小屏幕，功能类似汽车后视镜，使用过程中，大部分时间用户可专注于眼前的世界，如想要了解相关信息情况时，可使用边缘小屏幕来查看。智能单目镜如图3所示，在用户视觉正前方设有一块光学引擎，这种技术允许用户穿过屏幕看到现实世界，而眼前的屏幕上会显示有透射的数据信息，这种眼镜也被人们称为“增强现实眼镜”。智能双目镜和单目镜相似，不同的是，双目镜为每个眼镜都配备了一个光学引擎，增强现实画面充斥着用户视野。沉浸式眼镜如图4所示，该类型智能眼镜使用户和现实世界隔离，完全沉浸在一个被创造出来的虚拟世界里。

图1 眼镜相机Fig.1 Glasses camera

图2 智能后视镜Fig.2 Smart rearview mirror

图3 智能单目镜Fig.3 Smart monocular lens

图4 沉浸式眼镜Fig.4 Immersion glasses

3 智能眼镜在动车组运维中的应用场景

3.1 作业记录

在动车组各项功能测试、维护保养及故障处置任务中，为保证作业质量，检修人员需手持摄像手电对检修作业过程进行摄像或拍照记录。作业时检修人员难以同时记录自身作业过程，往往需要另一人作业，即专门摄像记录，或是检修人员一边工作、一边摄像。以上作业方式将影响检修作业效率及作业人员专注度。作业时若采用智能眼镜代替摄像手电功能，则可在进行作业的同时，记录作业过程，减少作业人数。

3.2 操作引导

因动车组构成设备种类繁杂，各类设备性能参数、检修标准不同，各类测试项目或维护保养项目工序多，仅依靠检修人员个人记忆或工作经验来进行检修的作业项目数量有限；若检修人员随时携带作业指导书查找相关操作步骤及设备参数信息，则会影响检修作业效率。若采用智能眼镜作为检修辅助工具，可提前将各设备性能参数、检修标准、作业流程等信息录入智能眼镜，作业过程中检修人员可通过语音控制等方式将所需信息随时调取，通过智能眼镜显示屏显示，实现操作引导，可降低对检修人员工作经验的要求。

3.3 故障应急处置

动车组车辆在上线运行过程中，若设备突发故障影响车辆运行安全或因线路原因无法继续按计划正常行驶，动车组调度指挥中心需第一时间了解故障原因及故障处置情况并及时下达故障处置指令、调整区间列车运行计划。随车机械师是线上运行动车组的唯一车辆技术人员，在故障应急处置中采用GSM-R手持终端或手机与调度指挥中心进行联系。GSM-R手持终端只能实现语音通话功能，部分故障则需在专业技术人员或设备供应商售后专家远程指导下进行处置，往往需要使用手机一边视频连线一边处置故障，无法解放双手专注于故障处置，对作业效率造成了影响。使用智能眼镜进行故障应急处置，可实现远程指导可视化操作，调度指挥中心通过与随车机械师在线视频通话，可及时掌握故障情况，发布处置指令，组织相关技术人员远程指导故障处理，实时了解故障处置进度，提高了故障应急处置中的沟通效率及故障处置能力。

3.4 教育培训

在各类院校中，除理论知识讲授外，还需实操技能训练，而在实操技能现场培训中，教师示范操作过程往往因设备空间结构狭小或多人围观等原因导致操作示范效果不佳。部分实操项目因存在安全风险，考虑现场培训人员安全，不适合进行多人教学。智能眼镜作为教学辅助设备，操作示范过程可通过智能眼镜将操作视频实时连线至教室内显示屏或教学一体机；同时企业员工或学生也可在智能眼镜显示屏的操作流程引导下对设备进行实际操作，提高了设备的使用熟练度和实作技能。

3.5 检修管理信息化

动车组检修采用一体化作业方式，由车辆、机务、电务、客运等多专业部门共同完成。现有一体化作业信息化程度低，检修派工单生成后无法及时下发到个人终端设备；库检作业仍采用纸质台账，作业完成后将作业完成信息统一手工录入EMIS系统；列车运行期间，随车机械师线上引继故障不能实时回传，需要将纸质记录用手机拍照微信发回；车辆与机务联合试验中的协调沟通和数据确认仅能通过对讲机实现，受现场环境嘈杂和对讲机相互干扰等影响较大[6]。采用智能眼镜作为检修终端设备，可将派工单、随车机械师线上引继故障、跨部门联合试验任务及时发送至检修员工个人端，检修任务完成后，可将任务完成情况及时上传EMIS系统，提高了检修管理水平，降低了作业时间成本。

4 展望

虽然智能眼镜在铁路车辆运维修中具有一定的应用前景，但还需根据行业特殊性及技术不足对相应的功能进行升级，做好适应性开发。一是提升智能化程度，在智能眼镜图像自动识别能力、人机交互方式、语音识别、信息自动分析及处置能力等方面继续优化。二是数据库搭建。数据是实现智能化的首要因素，数据丰富程度及数据质量决定着设备智能化程度。针对铁路车辆检修工作场景，为提高智能眼镜智能化程度，需由企业参与并提供相应数据，建设智能眼镜数据库。此数据库由设备图片库、各设备性能参数、设备检修标准、检修作业指导书、三维模型等多元信息组成，将多元化的输入信息集成归化，实现高度智能便捷化的操作。三是铁路车辆检修场景适应性开发。应考虑智能眼镜的场景适应性，如适应粉尘、潮湿、电磁干扰的检修环境。电池续航里程可满足长时间检修时间要求，智能眼镜结构符合人体工学设计并满足检修人员佩戴舒适性要求等。

智能眼镜作为可随身携带设备，应用在铁路车辆运维中将产生积极作用，可实现作业记录、操作引导、故障应急处置、员工教育培训和检修管理信息化升级的作用。结合智能眼镜技术水平及行业特殊性，智能眼镜需在智能化程度、数据库搭建及产品适应检修工作场景等方面进一步提高。