鐵路專用線列車閘瓦檢修方法改進(jìn)相關(guān)問題探討

董華鋒 喻泉

摘要：通過對鐵路貨車閘瓦使用現(xiàn)狀及存在問題的調(diào)研分析，提出建立閘瓦檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閘瓦自動測量、批量更換的措施方法。

關(guān)鍵詞：閘瓦軌邊測量;狀態(tài)修;批量更換

中圖分類號：U292.94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0160-02

0? 引言

閘瓦制動是目前國內(nèi)鐵路貨車上普遍使用的一種踏面制動方式，它通過壓緊車輪踏面與閘瓦進(jìn)行摩擦，將貨車的動能轉(zhuǎn)換為熱能從而實(shí)現(xiàn)貨車的制動，因此，閘瓦通常具有較高的磨損，當(dāng)閘瓦磨損到一定程度或發(fā)生局部斷裂時(shí)須及時(shí)更換以保證足夠的制動力來確保貨車的安全運(yùn)行。

目前，閘瓦磨耗剩余厚度的測量主要由列檢人員人工目測，存在測量誤差大、隨意性較大的情況。針對國內(nèi)煤炭鐵路運(yùn)輸專用線具有編組固定、線路固定、貨物固定、車型一致等特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)用檢修模式的變化，采用國外成熟的軌邊閘瓦測量技術(shù)對列車閘瓦狀況進(jìn)行精準(zhǔn)檢測和判斷，實(shí)現(xiàn)列車定檢時(shí)批量更換的條件已基本具備，可有效提高工作效率，減低成本。

1? 閘瓦實(shí)際消耗統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)XX鐵路貨車運(yùn)輸公司近三年閘瓦消耗數(shù)量如表1所示。

綜上所述：2016年度、2017年度、2018年度閘瓦分別消耗50.06萬塊、40.16、萬塊、42.30萬塊，平均44.173萬塊，每輛車的閘瓦基本上每年需要更換一次。

2? 閘瓦運(yùn)用及檢修現(xiàn)狀

由于閘瓦制動的特點(diǎn)，閘瓦磨耗量較大且磨耗速度也較快。隨著鐵路運(yùn)輸向著高速、重載方向發(fā)展，作為制動系統(tǒng)中重要部件的閘瓦，其狀態(tài)的好壞直接影響到列車制動效果和行車安全。

①閘瓦在車輛全部零部件退化及缺陷中，為呈現(xiàn)高發(fā)磨損故障的零部件，難以有效有序控制。輪瓦摩擦副間，為保證最大限度的減少輪對踏面的制動磨損，閘瓦的材質(zhì)及合成配方一直在不斷改變，呈現(xiàn)多樣性。

②目前檢修模式下，廠、段修時(shí)閘瓦全部換新，列檢、站修作業(yè)時(shí)對閘瓦磨耗狀態(tài)進(jìn)行檢測，磨耗超限時(shí)更換，大量的檢測及更換工作集中在列檢作業(yè)。

③閘瓦判定報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)為磨耗剩余厚度值，目前閘瓦磨耗狀態(tài)的檢測基本采取人工目測方式，受周邊環(huán)境及工作經(jīng)驗(yàn)影響，隨意性較大。

④人工目測測量誤差大，不可避免出現(xiàn)判斷失誤或漏測現(xiàn)象，導(dǎo)致磨耗超限閘瓦未能及時(shí)更換造成磨托、直至車輪踏面損傷，或?yàn)榉乐鼓ネ袑Υ罅坎坏较薅鹊拈l瓦進(jìn)行提前更換，人為造成浪費(fèi)。

⑤受列檢技檢作業(yè)時(shí)間，作業(yè)場地設(shè)施條件制約，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成整列車閘瓦的人工檢測及更換，工作量大，易產(chǎn)生視覺和身體疲勞，影響工作質(zhì)量和效率。

⑥人工目測閘瓦磨耗剩余厚度，只能定性估值，不能定量判定。由于缺少閘瓦磨耗檢測數(shù)據(jù)，只能統(tǒng)計(jì)閘瓦的更換數(shù)量，對閘瓦磨耗量的分布情況無法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，也無法開展閘瓦磨耗規(guī)律的研究和驗(yàn)證，閘瓦的更換數(shù)量不能反映真實(shí)磨耗情況，難以做到物盡其用，有效降低修車成本。

3? 改進(jìn)措施與方法探討

基于閘瓦現(xiàn)狀及問題分析，通過改變既有的閘瓦測量方法和閘瓦更換作業(yè)方式，使閘瓦測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)、預(yù)先獲取，動態(tài)控制，采用在整備修定檢作業(yè)時(shí)批量更換，在線修列檢作業(yè)時(shí)個(gè)別補(bǔ)充更換的作業(yè)形式，可大量減少列檢的工作量，改變閘瓦檢修作業(yè)的環(huán)境和條件。

3.1 建立閘瓦檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閘瓦的自動檢測

①軌邊閘瓦測量技術(shù)日臻成熟，在國外一些礦石運(yùn)輸鐵路專用線已廣泛運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對線上運(yùn)行列車閘瓦磨耗的精確測量，為閘瓦的更換提供了準(zhǔn)確的量化指標(biāo)依據(jù)，確保了行車安全且獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

②國內(nèi)煤炭運(yùn)輸鐵路專用線的列車與國外礦石運(yùn)輸鐵路專用線的列車一樣，具有編組固定、線路固定、貨物固定、車型一致等特點(diǎn)，隨著狀態(tài)修檢修模式研究工作的開展及逐步實(shí)施，車輛的運(yùn)用、檢修管理模式也逐漸趨同，為采用軌邊閘瓦測量技術(shù)進(jìn)行閘瓦磨耗狀態(tài)自動檢測提供了有利條件。

③閘瓦檢測系統(tǒng)的建立。結(jié)合煤炭運(yùn)輸鐵路專用線的運(yùn)用及管理實(shí)際情況，充分利用現(xiàn)有的HMIS、AEI等信息管理系統(tǒng)，通過安裝軌旁設(shè)備，研究建立閘瓦磨耗分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，開發(fā)圖像、數(shù)據(jù)測量與識別及判斷、預(yù)警軟件等具體措施建立起集閘瓦測量、診斷及決策等多種功能于一體的閘瓦檢測系統(tǒng)。

④閘瓦檢測系統(tǒng)主要功能。

1）車輛編號自動識別及閘瓦圖像獲取功能。利用安裝在軌旁的圖像獲取設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在不同時(shí)段（白晝、黑夜），不同天氣（一般雨、雪、霧、沙塵），針對不同類型貨車不同運(yùn)行速度（30、80km/h）下，獲取貨車左、右兩側(cè)輪對、閘瓦圖像。系統(tǒng)可與現(xiàn)有AEI系統(tǒng)對接，自動獲取車號等列車信息，并按照車號、車廂、軸位等信息對閘瓦輪對圖像排序，形成車輛完整的輪對、閘瓦圖像記錄。

2）基于圖像識別算法的閘瓦識別功能。針對系統(tǒng)獲取貨車圖像，依據(jù)相關(guān)識別算法，自動識別貨車輪對、閘瓦位置、輪廓特征等。系統(tǒng)可排除因光線、照相焦距、貨車污漬、車速等干擾因素對圖像的影響，精準(zhǔn)、快速定位貨車輪對、閘瓦位置及輪廓特征。

3）基于圖像的輪對、閘瓦測量及預(yù)警功能。系統(tǒng)測量設(shè)備通過圖像自動對輪對、閘瓦輪廓進(jìn)行測量，系統(tǒng)測量方法滿足相關(guān)鐵路標(biāo)準(zhǔn)要求，測量結(jié)果準(zhǔn)確，測量誤差不超過±0.5mm。系統(tǒng)可根據(jù)測量結(jié)果，通過與系統(tǒng)內(nèi)置的輪對、閘瓦輪廓基準(zhǔn)進(jìn)行比對，并對閘瓦局部測量數(shù)據(jù)進(jìn)行閘瓦磨偏差分析，對輪對、閘瓦磨損過限、閘瓦縱向偏磨、可見的損壞、斷裂等情況進(jìn)行報(bào)警，防止磨托情況的發(fā)生。

4）與現(xiàn)有管理系統(tǒng)對接，建立貨車閘瓦實(shí)時(shí)磨耗運(yùn)行檔案。系統(tǒng)可與現(xiàn)有貨車相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行對接，如HMIS等，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享與聯(lián)合。同時(shí)，該檢測系統(tǒng)針對貨車輪對、閘瓦數(shù)據(jù)，建立“一輛一檔”的貨車數(shù)據(jù)庫，詳細(xì)記錄各車輛輪對、閘瓦類型，檢修情況，更換情況，磨損情況及相關(guān)圖像信息，結(jié)合相關(guān)閘瓦磨損曲線規(guī)律等，初步實(shí)現(xiàn)貨車閘瓦的壽命周期預(yù)測及剩余運(yùn)行里程的預(yù)警管理，為列車車輛閘瓦維修批量更換提供數(shù)據(jù)支撐依據(jù)。

5）信息數(shù)據(jù)分析顯示及數(shù)據(jù)輸出。系統(tǒng)根據(jù)測量結(jié)果，可對貨車輪對、閘瓦進(jìn)行相關(guān)人機(jī)界面顯示，通過建立相關(guān)預(yù)警規(guī)則，系統(tǒng)可對貨車輪對閘瓦狀態(tài)，通過聲光報(bào)警并執(zhí)行相關(guān)操作（如給特定人員發(fā)郵件或執(zhí)行相關(guān)工單命令等）。系統(tǒng)可導(dǎo)出用戶所需格式的測量數(shù)據(jù)，如word、PDF、EXCEL等格式的報(bào)文。

⑤在研制閘瓦軌邊檢測設(shè)備時(shí)，考慮將輪瓦檢測合并處理，根據(jù)運(yùn)煤專用線西裝東卸、貨物單向運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)及線路交口情況，設(shè)置兩個(gè)輪瓦檢測站，以實(shí)時(shí)掌握輪對踏面和閘瓦磨損數(shù)據(jù)，便于空、重車狀態(tài)下檢測數(shù)據(jù)對比、參數(shù)規(guī)律數(shù)據(jù)修定及設(shè)備性能對比較對。

3.2 改變檢修體制，調(diào)整閘瓦更換方式

通過建立閘瓦檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在線列車閘瓦的自動檢測、閘瓦壽命周期預(yù)測及剩余運(yùn)行里程的預(yù)警管理，為列車閘瓦批量更換提供了數(shù)據(jù)支撐，結(jié)合狀態(tài)修檢修模式的推行，可將現(xiàn)有的閘瓦更換作業(yè)方式調(diào)整為整備修定檢作業(yè)時(shí)的批量更換與在線修列檢作業(yè)時(shí)的個(gè)別補(bǔ)充更換相結(jié)合的新作業(yè)方式。

①改變現(xiàn)有檢修體制，在有條件的專用線路推行“在線修+狀態(tài)修”的狀態(tài)修檢修模式，合理設(shè)置修程及檢修內(nèi)容，充分利用閘瓦檢測系統(tǒng)的功能作用。

②在線修主要是對“5T”及其他檢測設(shè)備等預(yù)警、預(yù)報(bào)系統(tǒng)發(fā)出的車輛故障信息進(jìn)行現(xiàn)場處理，相較于現(xiàn)有檢修制度下的列檢技術(shù)檢查作業(yè)，減少大量的檢查工作，取消列車車輛閘瓦磨耗人工檢查作業(yè)，閘瓦檢修僅限于個(gè)別閘瓦的補(bǔ)充更換。

③狀態(tài)修主要是針對列車運(yùn)行過程中發(fā)生的規(guī)律性和離散性故障進(jìn)行集中檢修，設(shè)置不同的修理等級，根據(jù)系統(tǒng)綜合判定對車輛進(jìn)行有針對性的修理。在固定的檢修范圍外，對閘瓦檢修作業(yè)實(shí)施逐級覆蓋，以保證閘瓦檢修的批量檢修和批量更換。

④在狀態(tài)修修程中設(shè)置整備修修理等級，作為在線修修程的延伸和補(bǔ)充，以保證運(yùn)用列車實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的技術(shù)狀態(tài)。重點(diǎn)工作是根據(jù)閘瓦檢測系統(tǒng)對對閘瓦剩余厚度的測量數(shù)據(jù)分析，實(shí)施對入線列車、車輛閘瓦的批量更換。

3.3 閘瓦檢測系統(tǒng)的運(yùn)用及管理

建立閘瓦檢測系統(tǒng)，改變了現(xiàn)有的工作模式，需要建立相應(yīng)的運(yùn)行管理機(jī)制，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和持續(xù)改進(jìn)完善。

①閘瓦檢測系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)行分級管理，總公司負(fù)責(zé)系統(tǒng)的分析與應(yīng)用，下發(fā)報(bào)警信息;分公司整備修作業(yè)場調(diào)度接收報(bào)警信息，安排閘瓦更換作業(yè);整備修作業(yè)場依據(jù)指令進(jìn)行閘瓦更換的具體作業(yè)。

②在總公司建立分析室，設(shè)置專業(yè)的分析人員，負(fù)責(zé)設(shè)置并驗(yàn)證各項(xiàng)預(yù)警規(guī)則。

③分公司調(diào)度人員在全面了解車輛運(yùn)行、車輛檢修、運(yùn)輸組織情況的基礎(chǔ)上，負(fù)責(zé)安排列車閘瓦的檢查確認(rèn)、更換工作。

④在線修作業(yè)場的列檢作業(yè)人員不再進(jìn)行閘瓦的現(xiàn)場抽測和目測工作，根據(jù)閘瓦的檢測數(shù)據(jù)和照片，對個(gè)別閘瓦進(jìn)行更換，整備修作業(yè)人員按照調(diào)度安排，對入線列車閘瓦進(jìn)行批量更換。

⑤閘瓦檢測系統(tǒng)需安排專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)，軌旁設(shè)備需納入設(shè)備管理，定期進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)。

4? 結(jié)論與建議

①閘瓦軌邊測量技術(shù)在國外已有實(shí)際運(yùn)用，安全可靠，閘瓦消耗明顯減低。

②在狀態(tài)修模式下，通過建立閘瓦檢測系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對在線運(yùn)行列車車輛閘瓦和輪對的自動測量，取代目前采用的人工抽測和目測方式，精確度高，節(jié)省人工成本，可有效提高檢測效率及檢測質(zhì)量。

③實(shí)施前應(yīng)深入開展相關(guān)基礎(chǔ)性工作的研究和準(zhǔn)備，建立符合本鐵路專用線的閘瓦磨損退化精準(zhǔn)測量、閘瓦磨損預(yù)測預(yù)警模型、閘瓦磨損與輪對踏面質(zhì)量聯(lián)判模型，為閘瓦的精確測量、精準(zhǔn)更換提供科學(xué)判斷和依據(jù)。

④閘瓦檢測系統(tǒng)與HMIS系統(tǒng)或狀態(tài)修檢修管理系統(tǒng)之間須有效接入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的共享和綜合應(yīng)用。閘瓦所有測量結(jié)果數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)警信息和相關(guān)圖片應(yīng)集中存儲，通過HMIS系統(tǒng)或其他專門系統(tǒng)在線路管轄單位內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，調(diào)度、運(yùn)用、檢修單位按權(quán)限訪問檢測信息及趨勢分析信息，為相關(guān)檢修計(jì)劃、運(yùn)輸組織安排提供輔助決策支持。

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