王小磊：高級工程師，中國土木工程學(xué)會(huì)城市公共交通分會(huì)智庫專家，曾經(jīng)任重慶市公共交通控股（集團(tuán)）有限公司電車公司總工程師、BRT公司書記兼副總經(jīng)理、公交維修公司總經(jīng)理、恒通客車顧問、吉爾吉斯斯坦共和國史德洲（Шыдыр Жол Кей Джи）有限責(zé)任公司總機(jī)械師等。王小磊先生是實(shí)現(xiàn)中國公交第一筆碳交易的參與者。

1. 新能源公交車的除塵

2023年12月13日上午在阿聯(lián)酋迪拜，有167個(gè)國家參加的《聯(lián)合國氣候變化框架公約（United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC）》第二十八次締約方大會(huì)（UNFCCC COP28）由阿聯(lián)酋工業(yè)和先進(jìn)技術(shù)部長、COP28主席蘇爾坦·賈比爾宣布了最終協(xié)議《阿聯(lián)酋共識，UAE Consensus》?！栋⒙?lián)酋共識》明確提出各國要“以公正、有序和公平的方式，在能源系統(tǒng)中轉(zhuǎn)型擺脫化石燃料”。如果直接從公交的角度解讀，使用化石燃料的車輛將逐漸退出公共交通服務(wù)，新能源將重構(gòu)公共交通服務(wù)系統(tǒng)。新能源公交車的大規(guī)模使用，運(yùn)維的工作會(huì)相應(yīng)的增加，對車載電氣設(shè)備的除塵就是就是其中的重要工序之一。

1.1 粉塵對電氣設(shè)備的影響

新能源公交車載的電氣設(shè)備，因運(yùn)行中產(chǎn)生的靜電和氣候環(huán)境等因素影響，極易在電氣設(shè)備表面累積覆蓋各種粉塵（如礦物、化學(xué)、纖維等粉塵），這些粉塵的其主要影響如下：

i. 降低絕緣性能

粉塵的積聚在電氣設(shè)備表面，極易造成絕緣強(qiáng)度降低，增加了引發(fā)漏電、電弧等事故的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在環(huán)境潮濕的地區(qū)；

ii. 降低散熱性能

粉塵在需散熱的電氣設(shè)備表面堆積會(huì)形成隔熱層，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備溫度升高，引發(fā)過熱故障和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；

iii. 設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定

粉塵的積聚會(huì)影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行,導(dǎo)致設(shè)備的各種“軟”故障頻繁不能正常運(yùn)行。

1.2   最原始的除塵工藝及影響

i. 車輛維修作業(yè)“吹塵”的歷史

最早的維修除塵源于無軌電車維修時(shí)，是用壓縮空氣對車載電氣設(shè)備（電機(jī)及控制系統(tǒng)）除塵的，因?yàn)槭侨斯な褂脡嚎s空氣對設(shè)備表面的粉塵直接吹，故而被稱為“吹塵”。

ii. “吹塵”的 影響

因條件所限，幾乎所有“吹塵”作業(yè)都是在戶外進(jìn)行的。作業(yè)時(shí)整個(gè)作業(yè)區(qū)粉塵漫天飛舞， 如遇有風(fēng)氣候則將對周邊環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染；在此環(huán)境下工作的作業(yè)人員，患塵肺病的風(fēng)險(xiǎn)非常大。

iii. 二次“吹塵”

因?yàn)闊o法控制“吹塵”產(chǎn)生的粉塵氣流，作業(yè)區(qū)的漫天飛舞的塵埃紊流會(huì)在第一次“吹塵”之后，回落至設(shè)備表面，就需要進(jìn)行二次“吹塵”。

2. 維修企業(yè)將面臨的問題

在使用化石燃料的車輛將逐漸退出公共交通服務(wù)，新能源公交車的數(shù)量將急劇增長，其維修工作量也將大幅度增加的背景下。2023年9月7日全國汽車維修標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)公布了《新能源汽車維修維護(hù)技術(shù)要求（征求意見稿）》，指出：在新能源車的維修作業(yè)中，必須對“三電”、轉(zhuǎn)向、空調(diào)等主要總成和系統(tǒng)進(jìn)行除塵。這一法規(guī)性文件顯然已經(jīng)把除塵作為電動(dòng)車維修的重要工藝之一。

另外，根據(jù)目前政府的環(huán)境保護(hù)和社會(huì)保障政策，設(shè)立在城市核心區(qū)和周邊的新能源公交車維修企業(yè)，將不可能在維修作業(yè)中再進(jìn)行“吹塵”作業(yè)，如何進(jìn)行有效、環(huán)保的除塵，已成為各地公交維修企業(yè)研究的課題。

3. 采用人工智能技術(shù)的智能化除塵設(shè)備

鑒于新能源公交車維修市場的需求，已經(jīng)有企業(yè)把人工智能機(jī)器人技術(shù)，用到新能源公交的電氣設(shè)備進(jìn)行除塵，其作業(yè)效率與人工“吹塵”相比，提高一倍以上。

3.1 智能化除塵設(shè)備采用的人工智能技術(shù)

i. 定位

采用已經(jīng)非常成熟的自動(dòng)駕駛車輛的導(dǎo)航技術(shù)，配合除塵空間內(nèi)的定位裝置，可以彌補(bǔ)各種型號公交車在室內(nèi)停車位置差異，其位置差異可以控制在標(biāo)準(zhǔn)要求的±10cm范圍以內(nèi)；

ii. 涵道風(fēng)機(jī)

涵道風(fēng)機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)化機(jī)械，它將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體的動(dòng)能和壓力能。相對于其它類型的風(fēng)機(jī)，涵道風(fēng)機(jī)的葉輪外徑較小，旋轉(zhuǎn)速度較高，內(nèi)部具有多個(gè)流道，現(xiàn)代流體力學(xué)的設(shè)計(jì)可以使氣體在葉輪中獲得更多的動(dòng)能和壓力能，在同樣功率消耗下, 涵道風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生更大的推力。更適合在公交車狹小的電氣設(shè)備艙的吹塵作業(yè)；

iii. 機(jī)器人

涵道風(fēng)機(jī)安裝在協(xié)作機(jī)械臂或直線坐標(biāo)機(jī)器人上，配合自主移動(dòng)的底盤擴(kuò)大機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍，可以將涵道風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)到新能源公交車需要除塵的電氣設(shè)備的位置，由于其運(yùn)動(dòng)非常靈活，可以在各種車型狹小的電氣設(shè)備艙進(jìn)行作業(yè)。此項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)在于重度粉塵下的定位方法及其重復(fù)定位精度應(yīng)達(dá)到毫米級，避免與車體部件的碰撞，目前已經(jīng)取得突破并驗(yàn)證成功。

3.2 專用除塵室除塵的作業(yè)場景

將需要除塵的車開進(jìn)密閉的除塵室，自主移動(dòng)的機(jī)器人把體積小、風(fēng)力強(qiáng)的涵道風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)到需要除塵的位置吹塵。車間兩側(cè)及后部正對艙門布置多臺(tái)集塵設(shè)備或分布式集塵系統(tǒng)，在粉塵溢出艙門的方向，集塵系統(tǒng)的負(fù)壓配合粉塵運(yùn)動(dòng)的速度進(jìn)行快速的粉塵收集。相較于一般的頂部壓風(fēng)及底部吸風(fēng)的方案，有效避免了由于氣流紊亂導(dǎo)致的效率降低，大幅度降低了車間用于集塵的能耗。由于空間內(nèi)粉塵被收集，有效減少粉塵回落導(dǎo)致的二次污染，提升清潔質(zhì)量。應(yīng)用這種除塵方式，除了能夠保證除塵質(zhì)量，避免了了該崗位的勞動(dòng)衛(wèi)生安全的風(fēng)險(xiǎn)，減少了維修時(shí)間、提高了工作效率，節(jié)約了該工序所需能源，還消除了除塵作業(yè)對周邊環(huán)境可能產(chǎn)生的污染。

3.3 維保工位除塵的作業(yè)場景

把直線坐標(biāo)機(jī)器人、涵道風(fēng)機(jī)、集塵器、集塵罩等設(shè)備安裝在可移動(dòng)底盤上（小車可以自動(dòng)導(dǎo)航，也可以人工手動(dòng)），成為一體化移動(dòng)除塵機(jī)器人。除塵時(shí)將機(jī)器人靠近新能源公交車電氣艙并根據(jù)車體電氣艙門高度調(diào)整集塵罩高度，使集塵罩與車體間形成密閉空間，機(jī)器人可以根據(jù)作業(yè)艙門的尺寸選擇選擇作業(yè)區(qū)域范圍。啟動(dòng)自動(dòng)除塵后，集塵器，直線坐標(biāo)機(jī)器人末端安裝的涵道風(fēng)機(jī)順序啟動(dòng)，自動(dòng)執(zhí)行選擇的作業(yè)范圍。裹挾著粉塵的氣流在集塵器負(fù)壓的作用下進(jìn)入集塵器。作業(yè)完成后，程序控制依序關(guān)閉涵道風(fēng)機(jī)及集塵器。

這種小型的自動(dòng)化除塵設(shè)備既可以用于維修廠、也可以用于車隊(duì)停車場的維保工位除塵作業(yè)。已經(jīng)有城市在新能源公交車運(yùn)維規(guī)范中明確規(guī)定，在氣候環(huán)境較差區(qū)域運(yùn)營的車輛，為了能夠安全運(yùn)營，車輛的電氣設(shè)備的除塵會(huì)作為車輛“例保”的一個(gè)內(nèi)容，這種除塵設(shè)備正好滿足了需求。

4. 智能化除塵的優(yōu)勢

智能化除塵設(shè)備已經(jīng)過多家城市公共交通維修企業(yè)試用驗(yàn)證，其產(chǎn)生的優(yōu)勢如下：

4.1 勞動(dòng)安全衛(wèi)生

用智能化除塵設(shè)備采用的技術(shù)進(jìn)行新能源車的維修除塵作業(yè)，以智能機(jī)器人取代人工“吹塵”。除塵工序期間，實(shí)現(xiàn)操作人員與粉塵的完全隔離，避免了人工作業(yè)帶來患塵肺病的風(fēng)險(xiǎn)，符合《中華人民共和國勞動(dòng)法》中關(guān)于“勞動(dòng)安全衛(wèi)生”法律規(guī)定。

4.2 環(huán)境保護(hù)

新能源車的維修作業(yè)中如果產(chǎn)生的粉塵污染，屬生產(chǎn)過程中粉塵排放，是《中華人民共和國大氣污染防治法》規(guī)定的“工業(yè)污染防治”范疇，人工智能技術(shù)的智能化除塵技術(shù)，工作場所粉塵濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)（車間空氣中一般粉塵的最高允許濃度為10毫克/立方米）的要求，能徹底解決在新能源車的維修作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵污染，而且對作業(yè)區(qū)周邊的環(huán)境沒有任何影響，符合該法的第四十三、四十八條之規(guī)定。

4.3   節(jié)能減碳

i. 降低輔助時(shí)間成本

公交企業(yè)最大的問題莫過于安全運(yùn)營，加強(qiáng)車輛的運(yùn)維是安全運(yùn)營的保障措施之一，采用智能化除塵設(shè)備，每輛車的除塵作業(yè)時(shí)間可以縮短到5-10-分鐘，整個(gè)車隊(duì)幾十輛車的輔助業(yè)務(wù)時(shí)間將大大縮短，增加車輛的出勤率，可以有更多的時(shí)間來投入到運(yùn)營中，進(jìn)而可提高新能源公交車的使用效率。

ii. 降低能耗

利用粉塵的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行粉塵收集，以及通過與機(jī)器人作業(yè)區(qū)間聯(lián)動(dòng)的分布式集塵系統(tǒng)方案，大幅度降低用于降塵及粉塵收集的功率消耗，更高的作業(yè)效率帶來的更短的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，避免粉塵回落導(dǎo)致的二次“吹塵”等，都意味著除塵所消耗的能源的降低。

iii. 減碳效應(yīng)

a) 新能源公交車出勤率的增加，不僅將降低km/車成本，還會(huì)因?yàn)樵黾虞d客量擴(kuò)大碳普惠數(shù)據(jù)與覆蓋面，并增加公交在城市交通出行中的分擔(dān)率；

b) 除塵所消耗能源的降低數(shù)據(jù)，可以按節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤直接折算減碳數(shù)據(jù)。

5. 結(jié)語

新能源公交車的維修與傳統(tǒng)公交車的維修，存在一定程度上的差別，除塵工藝就是其中之一。在新能源公交車維修過程中，采用人工智能技術(shù)的智能化除塵技術(shù)，將人工智能機(jī)器人、自動(dòng)駕駛車輛等技術(shù)與新能源公交車維修作業(yè)進(jìn)行了優(yōu)化組合，是多行業(yè)跨界融合的技術(shù)創(chuàng)新結(jié)晶，其具有的高科技含量、高效能和高質(zhì)量的特征。該技術(shù)給公交車輛維修企業(yè)通過創(chuàng)新性配置了生產(chǎn)要素，為除塵這項(xiàng)新能源公交車維修重要作業(yè)的勞動(dòng)安全性和環(huán)境保護(hù)安全保障，是公交企業(yè)形成新質(zhì)生產(chǎn)力的途徑之一。

為進(jìn)一步推動(dòng)“環(huán)保、健康、高效”的維修生產(chǎn)方式發(fā)展，由中國土木工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)工作委員會(huì)立項(xiàng)的《新能源公交車電氣艙除塵作業(yè)技術(shù)要求》，目前已完成大部分前期編制工作，預(yù)期2024年發(fā)布。相信隨著標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工作的推進(jìn)及未來更多的推廣應(yīng)用，通過大量的驗(yàn)證及技術(shù)迭代，智能化除塵技術(shù)將會(huì)更加完善，相關(guān)解決方案會(huì)更加豐富?？梢钥隙ǖ氖?，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)可以為公交企業(yè)提供健康、環(huán)保、高效的維修生產(chǎn)環(huán)境，具有非常大的可持續(xù)發(fā)展空間。