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王小磊：高級工程師，中國土木工程學會城市公共交通分會智庫專家，曾經任重慶市公共交通控股（集團）有限公司電車公司總工程師、BRT公司書記兼副總經理、公交維修公司總經理、恒通客車顧問、吉爾吉斯斯坦共和國史德洲（Шыдыр Жол Кей Джи）有限責任公司總機械師等。王小磊先生是實現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日上午在阿聯酋迪拜，有167個國家參加的《聯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（UNFCCC COP28）由阿聯酋工業和先進技術部長、COP28主席蘇爾坦·賈比爾宣布了最終協議《阿聯酋共識，UAE Consensus》。《阿聯酋共識》明確提出各國要“以公正、有序和公平的方式，在能源系統中轉型擺脫化石燃料”。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，新能源將重構公共交通服務系統。新能源公交車的大規模使用，運維的工作會相應的增加，對車載電氣設備的除塵就是就是其中的重要工序之一。

1.1 粉塵對電氣設備的影響

新能源公交車載的電氣設備，因運行中產生的靜電和氣候環境等因素影響，極易在電氣設備表面累積覆蓋各種粉塵（如礦物、化學、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備表面，極易造成絕緣強度降低，增加了引發漏電、電弧等事故的風險，尤其是在環境潮濕的地區；

ii. 降低散熱性能

粉塵在需散熱的電氣設備表面堆積會形成隔熱層，進而導致設備溫度升高，引發過熱故障和火災風險；

iii. 設備運行不穩定

粉塵的積聚會影響電氣設備的正常運行,導致設備的各種“軟”故障頻繁不能正常運行。

1.2   最原始的除塵工藝及影響

i. 車輛維修作業“吹塵”的歷史

最早的維修除塵源于無軌電車維修時，是用壓縮空氣對車載電氣設備（電機及控制系統）除塵的，因為是人工使用壓縮空氣對設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”作業都是在戶外進行的。作業時整個作業區粉塵漫天飛舞， 如遇有風氣候則將對周邊環境帶來嚴重的污染；在此環境下工作的作業人員，患塵肺病的風險非常大。

iii. 二次“吹塵”

因為無法控制“吹塵”產生的粉塵氣流，作業區的漫天飛舞的塵埃紊流會在第一次“吹塵”之后，回落至設備表面，就需要進行二次“吹塵”。

2. 維修企業將面臨的問題

在使用化石燃料的車輛將逐漸退出公共交通服務，新能源公交車的數量將急劇增長，其維修工作量也將大幅度增加的背景下。2023年9月7日全國汽車維修標準化技術委員會公布了《新能源汽車維修維護技術要求（征求意見稿）》，指出：在新能源車的維修作業中，必須對“三電”、轉向、空調等主要總成和系統進行除塵。這一法規性文件顯然已經把除塵作為電動車維修的重要工藝之一。

另外，根據目前政府的環境保護和社會保障政策，設立在城市核心區和周邊的新能源公交車維修企業，將不可能在維修作業中再進行“吹塵”作業，如何進行有效、環保的除塵，已成為各地公交維修企業研究的課題。

3. 采用人工智能技術的智能化除塵設備

鑒于新能源公交車維修市場的需求，已經有企業把人工智能機器人技術，用到新能源公交的電氣設備進行除塵，其作業效率與人工“吹塵”相比，提高一倍以上。

3.1 智能化除塵設備采用的人工智能技術

i. 定位

采用已經非常成熟的自動駕駛車輛的導航技術，配合除塵空間內的定位裝置，可以彌補各種型號公交車在室內停車位置差異，其位置差異可以控制在標準要求的±10cm范圍以內；

ii. 涵道風機

涵道風機是一種能量轉化機械，它將機械能轉換為氣體的動能和壓力能。相對于其它類型的風機，涵道風機的葉輪外徑較小，旋轉速度較高，內部具有多個流道，現代流體力學的設計可以使氣體在葉輪中獲得更多的動能和壓力能，在同樣功率消耗下, 涵道風機會產生更大的推力。更適合在公交車狹小的電氣設備艙的吹塵作業；

iii. 機器人

涵道風機安裝在協作機械臂或直線坐標機器人上，配合自主移動的底盤擴大機器人的運動范圍，可以將涵道風機運動到新能源公交車需要除塵的電氣設備的位置，由于其運動非常靈活，可以在各種車型狹小的電氣設備艙進行作業。此項技術的難點在于重度粉塵下的定位方法及其重復定位精度應達到毫米級，避免與車體部件的碰撞，目前已經取得突破并驗證成功。

3.2 專用除塵室除塵的作業場景

將需要除塵的車開進密閉的除塵室，自主移動的機器人把體積小、風力強的涵道風機運動到需要除塵的位置吹塵。車間兩側及后部正對艙門布置多臺集塵設備或分布式集塵系統，在粉塵溢出艙門的方向，集塵系統的負壓配合粉塵運動的速度進行快速的粉塵收集。相較于一般的頂部壓風及底部吸風的方案，有效避免了由于氣流紊亂導致的效率降低，大幅度降低了車間用于集塵的能耗。由于空間內粉塵被收集，有效減少粉塵回落導致的二次污染，提升清潔質量。應用這種除塵方式，除了能夠保證除塵質量，避免了了該崗位的勞動衛生安全的風險，減少了維修時間、提高了工作效率，節約了該工序所需能源，還消除了除塵作業對周邊環境可能產生的污染。

3.3 維保工位除塵的作業場景

把直線坐標機器人、涵道風機、集塵器、集塵罩等設備安裝在可移動底盤上（小車可以自動導航，也可以人工手動），成為一體化移動除塵機器人。除塵時將機器人靠近新能源公交車電氣艙并根據車體電氣艙門高度調整集塵罩高度，使集塵罩與車體間形成密閉空間，機器人可以根據作業艙門的尺寸選擇選擇作業區域范圍。啟動自動除塵后，集塵器，直線坐標機器人末端安裝的涵道風機順序啟動，自動執行選擇的作業范圍。裹挾著粉塵的氣流在集塵器負壓的作用下進入集塵器。作業完成后，程序控制依序關閉涵道風機及集塵器。

這種小型的自動化除塵設備既可以用于維修廠、也可以用于車隊停車場的維保工位除塵作業。已經有城市在新能源公交車運維規范中明確規定，在氣候環境較差區域運營的車輛，為了能夠安全運營，車輛的電氣設備的除塵會作為車輛“例保”的一個內容，這種除塵設備正好滿足了需求。

4. 智能化除塵的優勢

智能化除塵設備已經過多家城市公共交通維修企業試用驗證，其產生的優勢如下：

4.1 勞動安全衛生

用智能化除塵設備采用的技術進行新能源車的維修除塵作業，以智能機器人取代人工“吹塵”。除塵工序期間，實現操作人員與粉塵的完全隔離，避免了人工作業帶來患塵肺病的風險，符合《中華人民共和國勞動法》中關于“勞動安全衛生”法律規定。

4.2 環境保護

新能源車的維修作業中如果產生的粉塵污染，屬生產過程中粉塵排放，是《中華人民共和國大氣污染防治法》規定的“工業污染防治”范疇，人工智能技術的智能化除塵技術，工作場所粉塵濃度遠遠低于國家標準（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中產生的粉塵污染，而且對作業區周邊的環境沒有任何影響，符合該法的第四十三、四十八條之規定。

4.3   節能減碳

i. 降低輔助時間成本

公交企業最大的問題莫過于安全運營，加強車輛的運維是安全運營的保障措施之一，采用智能化除塵設備，每輛車的除塵作業時間可以縮短到5-10-分鐘，整個車隊幾十輛車的輔助業務時間將大大縮短，增加車輛的出勤率，可以有更多的時間來投入到運營中，進而可提高新能源公交車的使用效率。

ii. 降低能耗

利用粉塵的運動速度進行粉塵收集，以及通過與機器人作業區間聯動的分布式集塵系統方案，大幅度降低用于降塵及粉塵收集的功率消耗，更高的作業效率帶來的更短的系統運行時間，避免粉塵回落導致的二次“吹塵”等，都意味著除塵所消耗的能源的降低。

iii. 減碳效應

a) 新能源公交車出勤率的增加，不僅將降低km/車成本，還會因為增加載客量擴大碳普惠數據與覆蓋面，并增加公交在城市交通出行中的分擔率；

b) 除塵所消耗能源的降低數據，可以按節約標準煤直接折算減碳數據。

5. 結語

新能源公交車的維修與傳統公交車的維修，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，采用人工智能技術的智能化除塵技術，將人工智能機器人、自動駕駛車輛等技術與新能源公交車維修作業進行了優化組合，是多行業跨界融合的技術創新結晶，其具有的高科技含量、高效能和高質量的特征。該技術給公交車輛維修企業通過創新性配置了生產要素，為除塵這項新能源公交車維修重要作業的勞動安全性和環境保護安全保障，是公交企業形成新質生產力的途徑之一。

為進一步推動“環保、健康、高效”的維修生產方式發展，由中國土木工程學會學術與標準工作委員會立項的《新能源公交車電氣艙除塵作業技術要求》，目前已完成大部分前期編制工作，預期2024年發布。相信隨著標準建設工作的推進及未來更多的推廣應用，通過大量的驗證及技術迭代，智能化除塵技術將會更加完善，相關解決方案會更加豐富。可以肯定的是，應用這項技術可以為公交企業提供健康、環保、高效的維修生產環境，具有非常大的可持續發展空間。