電力機車機械試驗自動化調(diào)試技術(shù)的研究與實踐

張萬宏 張帥 張雁勛

摘要：電力機車機械試驗是機車交付顧客前狀態(tài)的一項重要指標(biāo)，其中尺寸測量項目關(guān)乎機車限界、信號系統(tǒng)、重聯(lián)、撒砂、小半徑通過等各項關(guān)鍵性能，其中包含電子標(biāo)簽、自動過分相車感器、信號線圈、車鉤高度等多項關(guān)鍵工序。各車型機械尺寸測量數(shù)據(jù)，備受段方和客戶關(guān)注。目前在機車機械試驗關(guān)鍵尺寸測量項目中，仍存在著測量設(shè)備落后、管控手段落后等問題。為有效解決存在的問題，進(jìn)一步提升機車機械試驗的效率和質(zhì)量，結(jié)合工業(yè)4.0和智能制造2025的發(fā)展趨勢，亟待探索一條適合電力機車機械試驗自動化調(diào)試方式。

Abstract： Mechanical test of electric locomotive is an important index before locomotive delivery to customers， among them， the dimension measurement items are related to the key performance of locomotive gauge， signal system， reconnection， sanding， small radius passing， etc.It includes electronic label， automatic over phase car sensor， signal coil， coupler height and other key processes.The mechanical dimension measurement data of each model has attracted the attention of the segment and customers. At present， there are still some problems in the key dimension measurement items of locomotive mechanical test， such as the backward measurement equipment and the backward control means. In order to effectively solve the existing problems and further improve the efficiency and quality of locomotive mechanical test， combined with the development trend of industry 4.0 and intelligent manufacturing 2025， it is urgent to explore a suitable automatic test mode for mechanical test of electric locomotive.

關(guān)鍵詞：機械試驗;mvvm;自動化調(diào)試

Key words： mechanical test;mvvm;automatic test

中圖分類號：TH86? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0209-02

0? 引言

國內(nèi)軌道交通裝備制造企業(yè)中，在機車機械試驗尺寸測量方面，多數(shù)采用如卷尺、內(nèi)卡鉗等測量工具進(jìn)行測量。部分企業(yè)采用電子游標(biāo)卡尺等進(jìn)行尺寸測量，讀數(shù)精度較高。這樣的測量方式，仍存在著一些問題，現(xiàn)場大量使用卷尺、內(nèi)卡鉗等測量工具，讀數(shù)慢、誤差大，讀數(shù)后，需要手動填寫至試驗記錄，需要耗費大量精力保證機車試驗數(shù)據(jù)的正確性。尺寸數(shù)據(jù)記錄于紙質(zhì)工藝文件，對測試結(jié)果的查詢和追溯困難。

1? 系統(tǒng)功能分析和設(shè)計

在該系統(tǒng)的需求捕捉和系統(tǒng)分析階段，根據(jù)機車?yán)性囼灥男枰瑪M定相應(yīng)軟件開發(fā)計劃書，確定了軟件開發(fā)遵循的開發(fā)流程。系統(tǒng)開發(fā)開始，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場，調(diào)研分析了系統(tǒng)功能需求和技術(shù)難點，結(jié)合系統(tǒng)需求，進(jìn)行了系統(tǒng)整體規(guī)劃設(shè)計，同時完成相關(guān)數(shù)據(jù)庫的分析和設(shè)計，針對系統(tǒng)需要，設(shè)計軟件界面，并進(jìn)行各功能代碼編制、測試，最后對系統(tǒng)進(jìn)行整合、調(diào)試，確保系統(tǒng)滿足預(yù)期需求，保證了系統(tǒng)功能與顧客需求的一致性。

機車機械試驗原有工作流程如圖1所示。

結(jié)合原有工作流程，在尺寸測量、數(shù)據(jù)傳輸、存儲、合格記錄生成方面進(jìn)行相應(yīng)系統(tǒng)策劃，新工作流程如圖2所示。

由圖2可見，充分借鑒原有工作流程，確保一線操作員工在工作流程上的一致性。采用數(shù)字化采集設(shè)備進(jìn)行尺寸測量，通過數(shù)顯卡尺、數(shù)顯內(nèi)卡鉗進(jìn)行相關(guān)尺寸測量，并直接將測試結(jié)果傳至系統(tǒng)服務(wù)器，避免原有使用卷尺測量造成的測試誤差大、效率低的問題。由系統(tǒng)進(jìn)行測試結(jié)果的判斷，避免由于員工疏忽造成試驗結(jié)果的錯填。由數(shù)據(jù)庫進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)的存儲和管理，避免紙質(zhì)工藝文件存在的數(shù)字可追溯性差、查詢不便的問題。由系統(tǒng)判斷試驗數(shù)據(jù)的完整性，避免試驗數(shù)據(jù)的漏檢，影響機車產(chǎn)品質(zhì)量。由系統(tǒng)生產(chǎn)試驗合格報告，為顧客提高良好監(jiān)控手段，增加顧客滿意度。

1.1 系統(tǒng)主要功能模塊

根據(jù)需求捕捉和需求分析，系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)包括數(shù)顯量具、無線發(fā)送器、接收器和筆記本電腦，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖3。

其中，數(shù)顯卡尺負(fù)責(zé)測量數(shù)據(jù)的采集與顯示，無線發(fā)送器、接收器負(fù)責(zé)尺寸數(shù)據(jù)的傳輸，筆記本電腦作為管理系統(tǒng)的載體，負(fù)責(zé)試驗操作的可視化顯示和試驗數(shù)據(jù)管理等核心業(yè)務(wù)。

系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)包含試驗工藝管理、試驗機車管理、機械試驗和系統(tǒng)管理等四個模塊，系統(tǒng)的操作人員類型包括工藝技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員、試驗操作人員和系統(tǒng)管理員。其中，工藝技術(shù)人員負(fù)責(zé)機車機械試驗工藝的管理，生產(chǎn)管理人員負(fù)責(zé)試驗機車的管理，試驗操作人員負(fù)責(zé)根據(jù)系統(tǒng)提升進(jìn)行相關(guān)尺寸的測量和試驗問題的管理，系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)操作人員的管理。軟件系統(tǒng)的總體要求是軟件界面友好，流程清晰，便于一線操作員工快速掌握;系統(tǒng)運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)的分析處理可靠，適應(yīng)于工業(yè)級應(yīng)用;有相應(yīng)的權(quán)限管理和數(shù)據(jù)恢復(fù)功能，防止誤操作之后造成的系統(tǒng)崩潰。

1.2 系統(tǒng)流程分析

結(jié)合系統(tǒng)相關(guān)模塊和權(quán)限設(shè)計，根據(jù)優(yōu)化后的機械試驗業(yè)務(wù)流程，對系統(tǒng)管控流程進(jìn)行了梳理管理各流程進(jìn)行相應(yīng)梳理，明確了系統(tǒng)各操作人員的操作流程。主要業(yè)務(wù)流程為工藝技術(shù)人員分析機車機械試驗操作項目，優(yōu)化測量流程，編制試驗工藝;工藝文件經(jīng)流程定版后，可下發(fā)現(xiàn)場組織生產(chǎn);生產(chǎn)管理人員按照生產(chǎn)計劃添加試驗機車，并可根據(jù)需要編輯、刪除試驗機車信息;機車試驗人員選擇試驗機車，系統(tǒng)創(chuàng)建試驗記錄表，試驗人員根據(jù)系統(tǒng)提示進(jìn)行相應(yīng)測量和問題記錄，完成當(dāng)前試驗測量后，系統(tǒng)判定結(jié)果合格后跳轉(zhuǎn)至下一試驗操作。

1.3 系統(tǒng)實現(xiàn)

機械試驗自動化調(diào)試系統(tǒng)包含試驗工藝管理、試驗機車管理、機車機械試驗和系統(tǒng)操作人員管理四大模塊，每個模塊內(nèi)又包含多個子模塊。系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)類型包括機車車型、試驗工藝、測量項點、測量工具、試驗問題等。系統(tǒng)開發(fā)采用Microsoft Visual Studio 2012集成開發(fā)環(huán)境，使用C#語言進(jìn)行軟件開發(fā)，數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)采用Sql Server 2008數(shù)據(jù)庫環(huán)境，開發(fā)過程遵循軟件工程基本原理。

系統(tǒng)開發(fā)的難點在于測量數(shù)據(jù)的傳輸、處理和試驗操作的跳轉(zhuǎn)。

測量數(shù)據(jù)的傳輸方面，目前很多測量儀器都具備了數(shù)顯和測量數(shù)據(jù)直接輸出功能，可以直接通過連接無線發(fā)射器，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅硪欢诉B接接收器的電腦上，完成了數(shù)據(jù)的傳輸。試驗數(shù)據(jù)的處理方面，系統(tǒng)采用MVVM的開發(fā)模式。MVVM模式源自MVC模式，其本質(zhì)是通過ViewModel連接View和Model，實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新與視圖變化聯(lián)動。在試驗數(shù)據(jù)處理模塊，通過建立試驗數(shù)據(jù)TestData的ViewModel類，在測量儀器發(fā)送試驗結(jié)果時，系統(tǒng)根據(jù)TestDataModel數(shù)據(jù)的變化，直接在界面上顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)，并有系統(tǒng)后臺進(jìn)行判斷，完成了試驗數(shù)據(jù)的處理功能。

試驗操作的跳轉(zhuǎn)方面，為保證試驗工序的有序執(zhí)行，員工在進(jìn)行當(dāng)前試驗操作后，系統(tǒng)判斷當(dāng)前試驗操作是否為最后的試驗操作，若不是，則根據(jù)經(jīng)排序后的樹形數(shù)據(jù)，跳轉(zhuǎn)至下一節(jié)點。

2? 結(jié)語

通過對電力機車機械試驗自動化調(diào)試技術(shù)的研究與實踐，打破了電力機車調(diào)試領(lǐng)域的傳統(tǒng)試驗方法，將傳統(tǒng)量具與自動化控制系統(tǒng)結(jié)合，有效解決了傳統(tǒng)管控方式存在的測試效率低、數(shù)據(jù)可靠性差、數(shù)據(jù)難以保存和分析的弊端。軟件系統(tǒng)遵循軟件工程，用工程化方法構(gòu)建和維護(hù)有效的、實用的和高質(zhì)量的軟件。系統(tǒng)采用成熟的三層架構(gòu)和MVVM設(shè)計模式，有效提高了系統(tǒng)與需求的一致性和系統(tǒng)開發(fā)的效率和準(zhǔn)確性。機械試驗自動化調(diào)試技術(shù)，有效提高測試效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，通過系統(tǒng)生成合格報告，為顧客提供良好的過程監(jiān)管模式，增加了顧客滿意度。同時，系統(tǒng)的開發(fā)與完善，是兩化融合的一次良好實踐，為后續(xù)工作的開展提供了思路和經(jīng)驗。

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