動車組不落輪鏇床工序記錄系統(tǒng)的設(shè)計

高靜濤，秦傳鑫，劉 佳，王 然

（北京鐵路局 北京動車客車段，北京 100039）

輪對踏面的擦傷和剝離是嚴(yán)重威脅高速動車組安全，影響旅客舒適度的主要因素之一，同時也會降低軸承和軌道設(shè)施的使用壽命。踏面損傷是車輛在運(yùn)行過程中形成的一種常見的不規(guī)則表面缺陷。動車組運(yùn)行的平均速度快，車身自重大，而且半數(shù)車廂屬于帶電動力車廂，導(dǎo)致輪對踏面擦傷與剝離現(xiàn)象比既有22型、25型等車輛更為嚴(yán)重。因此，在動車組日常檢修過程中必須對踏面擦傷與剝離進(jìn)行檢測，并及時對踏面缺陷超標(biāo)的輪對進(jìn)行鏇修，保障動車組的運(yùn)行安全。在保證動車組開行需求的前提下，就必須采用不落輪鏇床對車輪進(jìn)行在線鏇修，這就對車輪鏇修和不落輪鏇床的操作提出了嚴(yán)格的要求。

北京動車客車段現(xiàn)配屬U2000型動車組不落輪鏇床3臺，控制系統(tǒng)均采用SINUMERIK 840D數(shù)控系統(tǒng)[1]，包括SIMODRIVE 611D驅(qū)動、數(shù)控單元NCU與MMC 103人機(jī)交互系統(tǒng)及西門子SIMATIC S7-300型PLC等3部分。從開機(jī)自檢到鏇修完畢需要10多個步驟，涉及20多個按鍵，所以常出現(xiàn)誤操作或手動操作過量造成設(shè)備故障的現(xiàn)象。為此設(shè)計研制了“動車組不落輪鏇床工序記錄系統(tǒng)”，旨在記錄鏇床操作人員操作流程，對比正確工序，為實(shí)現(xiàn)不落輪鏇床工序的卡控奠定基礎(chǔ)。

為不改變鏇床原有軟、硬件設(shè)置，經(jīng)過比選，額外添加一臺計算機(jī)作為工序記錄系統(tǒng)的運(yùn)行平臺，既減少對鏇床軟、硬件的大范圍改動，也降低開發(fā)難度。

1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

1.1 硬件接口

不落輪鏇床的數(shù)控系統(tǒng)與工序記錄系統(tǒng)之間的硬件接口選定為PCI-5333D型32路隔離開關(guān)量輸入板。PCI-5333D提供32路開關(guān)量輸入功能，其中一路可產(chǎn)生中斷，其通道的隔離電壓可達(dá)2 500 Vrms，可以保護(hù)計算機(jī)免受外電壓的損壞。PCI-5333D采用PCI控制器PCI9050作為PCI總線的接口，符合PCI總線規(guī)范V2.0，微機(jī)的基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）自動分配所有與總線相關(guān)的配置，如基本內(nèi)存端口地址和中斷號，這可以不需要事先了解有關(guān)配置情況，省去了手工配置造成資源沖突的麻煩。

U2000型動車組不落輪鏇床的每一步關(guān)鍵操作均采用分級隔離執(zhí)行的方式控制，所以工序采集點(diǎn)就選擇了第1級繼電器，也就是從每1步操作的第1級繼電器的冗余節(jié)點(diǎn)引出信號，提供給PCI-5333D，作為輸入信號。

1.2 PCI-5333D的技術(shù)指標(biāo)

1.2.1 技術(shù)特點(diǎn)

（1） 32路隔離開關(guān)量輸入通道。

（2）隔離電壓：2 500 Vrms。

（3）外部信號觸發(fā)中斷。

（4）帶電壓保護(hù)可達(dá)24 V的隔離信號輸入。

（5） 37芯D型連接器。

1.2.2 隔離開關(guān)量輸入通道特點(diǎn)

（1）32路光隔輸入通道。

（2） 電壓要求：8 V～24 V。

（3） 電阻R1-R32為 470 /0.25 W。

（4）最高輸入信號頻率：20 kHz方波（占空比：50%）。

（5） 輸入通道0為中斷源。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 操作數(shù)據(jù)采集

PCI-5333D卡提供了豐富的函數(shù)，封裝在動態(tài)鏈接庫PCI5333.DLL中，使用這個庫中的相關(guān)函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)工序信息的采集。

2.1.1 初始化函數(shù)

W_5333_Initial(existCards As Integer,pciInfo As PCI_INFO) As Integer

參數(shù)：existCards：已安裝的PCI-5333數(shù)目

pciInfo：初始化后板卡的信息，其結(jié)構(gòu)定義為：

2.1.2 讀取輸入數(shù)據(jù)函數(shù)

2.1.3 讀寫配置文件的系統(tǒng)API函數(shù)

2.2 操作數(shù)據(jù)記錄和對比

2.2.1 操作數(shù)據(jù)的記錄

利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將操作人員信息、待加工輪對信息、加工設(shè)定信息、加工后輪對信息和設(shè)備操作信息分別記錄在數(shù)據(jù)庫的不同數(shù)據(jù)表中，主鍵設(shè)定為輪對編號。數(shù)據(jù)庫建立在工序記錄計算機(jī)上。

數(shù)據(jù)存儲分5步進(jìn)行：

（1）將操作者控制機(jī)床的操作信息實(shí)時記錄在工序記錄計算機(jī)的數(shù)據(jù)庫緩沖數(shù)據(jù)表中。

（2）鏇修加工完畢松夾后，鏇床數(shù)控計算機(jī)將操作人以及輪對加工前后的所有數(shù)據(jù)信息保存在數(shù)控計算機(jī)的硬盤上[2]。

（3）工序記錄計算機(jī)從數(shù)控計算機(jī)中直接拷貝最新生成的輪對文件，通過解析將其中的數(shù)據(jù)信息分別保存在數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)表中。

（4）工序記錄計算機(jī)從數(shù)據(jù)庫工序記錄緩沖表中讀取相關(guān)操作數(shù)據(jù)，并保存在歷史表中。

（5）工序記錄計算機(jī)將數(shù)據(jù)整理后，以輪對編號為單位輸出PDF形式的加工文件，保存于固定文件夾中。

2.2.2 操作數(shù)據(jù)的對比

圖1為鏇修輪對時不落輪鏇床的正確操作流程，其中：“一級流程”為主流程；“二級流程”多為菜單操作；“三級流程”多為執(zhí)行操作。

圖1 輪對鏇修操作流程

在“三級流程”中的執(zhí)行操作多數(shù)需要進(jìn)行手動干預(yù)臨時中斷自動執(zhí)行的流程，以強(qiáng)化其執(zhí)行結(jié)果。例如，在冬天，液壓油比較稠，側(cè)壓輪不能完全壓到輪輞內(nèi)側(cè)時，就需要手動操作壓緊側(cè)壓輪等等。這些手動操作最容易違反操作流程，從而導(dǎo)致設(shè)備故障。

將所有的操作數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并在工序記錄計算機(jī)上與正確的操作流程進(jìn)行對比，就可以及時糾正錯誤的操作，即使未造成設(shè)備故障，也可以保留經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)。

3 結(jié)束語

動車組輪對鏇修作業(yè)是確保動車組運(yùn)行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，也是動車組專項(xiàng)修中的主要修程。本系統(tǒng)已經(jīng)在北京動車客車段北京西動車運(yùn)用所的不落輪鏇床上調(diào)試成功，能準(zhǔn)確無誤地記錄下操作人員每步操作，為規(guī)范操作，滿足北京鐵路局提出的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)要求提供了有力的保證，同時也為實(shí)現(xiàn)動車組鏇修作業(yè)工序卡控奠定了基礎(chǔ)。

[1]Hegenscheidt-MFD GmbH & Co.KG. Operation Maintenance Manual[G]. 2002.

[2]Sinumerik 840D/840Di/810D 基礎(chǔ)部分[G]. Siemens，2004.

[3]張 津，孟凡剛，王可心，劉 娟.鐵路機(jī)車檢修管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2010，19（5）.

[4]高靜濤，溫紅艷.CRH動車組臨修作業(yè)中的U2000型不落輪全旋床[J]. 鐵路計算機(jī)應(yīng)用，2009，18（12）.