內(nèi)燃機(jī)車單機(jī)能耗系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

1 引言

內(nèi)燃機(jī)車的燃油消耗成本約占鐵路運(yùn)輸運(yùn)行總成本的70%以上，機(jī)車燃油消耗也是生產(chǎn)成本支出中最大部分，機(jī)車運(yùn)用的科學(xué)與否直接影響著生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。但是以往的燃油能耗是粗放式的統(tǒng)計(jì)分析，不符合精益管理要求：一是能耗計(jì)算是運(yùn)用總油耗來(lái)計(jì)算，通過(guò)月度總油耗除以噸公里計(jì)算，統(tǒng)計(jì)分析是概算的數(shù)值，無(wú)法實(shí)現(xiàn)單機(jī)核算；二是內(nèi)燃機(jī)車原有的機(jī)械油尺存在估讀誤差大、不能準(zhǔn)確記錄過(guò)程油量、不能實(shí)時(shí)測(cè)量油耗等問(wèn)題，使得單機(jī)核算無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，不能反映出單車的油耗水平。

番茄紅素是天然的不含氧的類胡蘿卜素，著色自然、安全性好、抗氧化性強(qiáng)。但純品的番茄紅素不穩(wěn)定，限制了其使用，富含番茄紅素的番茄醬、番茄汁、番茄粉及番茄皮渣等番茄制品比純的番茄紅素穩(wěn)定，因此成為一種新型的亞硝酸鹽替代物[7]。Eyiler等[8]研究用番茄粉部分代替亞硝酸鹽生產(chǎn)法蘭克福香腸，在4 ℃下儲(chǔ)存60天，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入番茄粉不僅能夠使法蘭克福香腸的pH降低，而且添加2 g/100 g的番茄粉能夠延遲氧化反應(yīng)，提高消費(fèi)者的可接受性。

通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)車上安裝單機(jī)能耗測(cè)量設(shè)備(包含機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控設(shè)備和油箱油量測(cè)量裝置)，記錄機(jī)車運(yùn)行的主要參數(shù)(當(dāng)班運(yùn)行里程、運(yùn)行時(shí)間、柴油機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間以及柴油機(jī)停機(jī)時(shí)間)，并通過(guò)地面終端(含軟件)進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)運(yùn)行參數(shù)對(duì)機(jī)車燃油消耗情況進(jìn)行分析和管控，從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)能耗核算。

2 單機(jī)能耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 單機(jī)能耗系統(tǒng)組成

單機(jī)能耗系統(tǒng)由以下幾部分組成：

除傳統(tǒng)的歷史文化外，地方民俗文化對(duì)三峽游客也十分具有吸引力。很多游客在游記中描述了土家族民俗文化和巴東纖夫文化體驗(yàn)，表示參與性的土家婚嫁儀式十分受歡迎，如一位北京游客在游記中所寫：

單機(jī)能耗設(shè)備自帶的分析軟件能夠?qū)λ胁杉倪\(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間保存，可以對(duì)各數(shù)據(jù)按照日、月、年等時(shí)間線和單車、班次等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行歸納、匯總，便于分析。如表2所示：

2.1.2 機(jī)車能耗運(yùn)用終端。可以對(duì)每臺(tái)機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行下載、分析、導(dǎo)出。

（1）場(chǎng)地優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件在三維圖形平臺(tái)上可以進(jìn)行高程分析、坡度分析、朝向分析，能夠使用戶直觀地掌握該地塊的各種數(shù)據(jù)。

2.1.3 油位傳感器。共安裝四個(gè)油位傳感器，通過(guò)四點(diǎn)定位檢測(cè)機(jī)車油箱實(shí)時(shí)油位，這樣可以保證機(jī)車在任何時(shí)間都能夠準(zhǔn)確計(jì)算油量和油耗，從而檢測(cè)單班用油量，或計(jì)算周期耗油量。

2.1.4 控制開(kāi)關(guān)。有總控開(kāi)關(guān)、加油開(kāi)關(guān)。

2.2 單機(jī)能耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1.2 各級(jí)修程的周期，應(yīng)按非經(jīng)該修程不足以恢復(fù)其基本技術(shù)狀態(tài)的機(jī)車零部件，在兩次修程間保證安全運(yùn)用的最短期限確定。修程周期是指相同修程之間的間隔時(shí)間(或走行公里)或使用期限，修程越大，修理周期越長(zhǎng)。

界面在班次狀態(tài)下，按翻頁(yè)鍵進(jìn)入時(shí)間設(shè)置狀態(tài)，再按翻頁(yè)鍵進(jìn)入班次狀態(tài)查詢。油耗記錄記錄界面Z表示總油耗，T表示停機(jī)油耗，J表示本班次加油量。按下加油開(kāi)關(guān)鍵，鍵亮表示加油記錄狀態(tài)，加完油二分鐘后關(guān)閉加油鍵，系統(tǒng)會(huì)計(jì)算加油量，其精度在2‰。

圖書(shū)館現(xiàn)有空間無(wú)法滿足開(kāi)展大型系列活動(dòng)的開(kāi)幕式和文藝展演的要求。作為大型活動(dòng)的開(kāi)幕式一般對(duì)于場(chǎng)地、參與人數(shù)、設(shè)備要求較高，一般的報(bào)告廳、會(huì)議廳場(chǎng)地較小，而在公共空間如圖書(shū)館大廳舉行此類開(kāi)幕式或表演又會(huì)對(duì)周邊需要安靜的學(xué)習(xí)空間產(chǎn)生噪音影響，妨礙學(xué)生的正常閱覽和學(xué)習(xí)。

快遞業(yè)是以最快的速度在寄件人和收件人之間運(yùn)送急件的行業(yè)，是物流的重要組成部分，屬于高附加值的新興服務(wù)行業(yè)。從服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)看，快遞一般是指在48小時(shí)之內(nèi)完成的快件送運(yùn)服務(wù)。

3 單機(jī)能耗系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

3.1 準(zhǔn)確測(cè)量并記錄能耗數(shù)據(jù)。

本文首先建立2D電磁模型,將電流信號(hào)加入電磁力有限元模型中,通過(guò)有限元法計(jì)算逆變器供電電流和正弦電流作用下的磁通密度;然后,應(yīng)用節(jié)點(diǎn)力傳遞法將電磁力耦合到定子齒上進(jìn)行諧響應(yīng)分析,研究樣機(jī)在兩種電流供電情況下的電磁振動(dòng)和噪聲頻譜特性。

3.2 通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)單機(jī)能耗核算。

2.1.1 機(jī)車運(yùn)行記錄儀。有顯示屏、五個(gè)操作鍵、接線端口等組成。顯示屏可以顯示加油數(shù)量、空轉(zhuǎn)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)行里程、燃油溫度等數(shù)據(jù)，可以對(duì)班次等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

從地理位置來(lái)看，中東歐國(guó)家處于非常特殊的地位，它與歐盟眾多國(guó)家接壤，因此對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，它是我國(guó)與歐盟開(kāi)展經(jīng)濟(jì)貿(mào)易交往的重要陸路交通渠道，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)融入歐盟，實(shí)現(xiàn)與歐盟順利對(duì)接的紐帶和橋梁。另一方面，中東歐國(guó)家港口、車站、機(jī)場(chǎng)等交通運(yùn)輸條件都相對(duì)較好。這些天然的區(qū)位優(yōu)勢(shì)、交通基礎(chǔ)設(shè)施以及較低的運(yùn)費(fèi)均為我國(guó)向歐盟眾多國(guó)家出口商品，實(shí)現(xiàn)物流配送提供了良好的基礎(chǔ)。因此，中東歐國(guó)家地理位置的天然優(yōu)勢(shì)為我國(guó)對(duì)中東歐國(guó)家以及歐盟其他國(guó)家開(kāi)展跨境電商零售出口提供了便利。

3.3 通過(guò)單機(jī)能耗核算，為機(jī)車修程制定和生產(chǎn)組織優(yōu)化提供支撐

3.3.1 “單班單車油耗”指標(biāo)，反映出單班單車的綜合油耗水平，作為其他指標(biāo)測(cè)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以用于累計(jì)計(jì)算月度機(jī)車綜合油耗，用于統(tǒng)計(jì)分析。

3.3.2 “運(yùn)行里程”“運(yùn)行時(shí)間”指標(biāo)，可用于機(jī)車維修規(guī)程(輔修、小修、中修等)的制定。

3.3.3 “機(jī)車空轉(zhuǎn)時(shí)間”指標(biāo)，記錄超過(guò)30分鐘機(jī)車空轉(zhuǎn)的時(shí)間和批次；“月度機(jī)車綜合油耗”指標(biāo)，反映出各月機(jī)車單班綜合油耗的水平趨勢(shì)，為深入分析生產(chǎn)指揮水平提供依據(jù)；“機(jī)車?yán)寐省敝笜?biāo)，反映出一段時(shí)間內(nèi)出庫(kù)機(jī)車的利用程度，機(jī)車出庫(kù)后的各項(xiàng)作業(yè)是否緊湊、科學(xué)，調(diào)度、調(diào)車區(qū)長(zhǎng)的指揮、協(xié)調(diào)是否銜接緊密，使用機(jī)車臺(tái)數(shù)是否合理。

3.3.4 “月度單班單車平均油耗”指標(biāo)，反映單班單車平均油耗水平，用于量化作業(yè)人員的操縱水平，優(yōu)化作業(yè)人員的績(jī)效分配和機(jī)車操縱技能。

4 單機(jī)能耗系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)車各級(jí)修程

4.1.1 通過(guò)單機(jī)能耗系統(tǒng)記錄的運(yùn)行公里數(shù)和運(yùn)行時(shí)間為依據(jù)，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行各修程的檢修安排，如表3所示。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，內(nèi)燃機(jī)車在修程安排上為兩次大修之間有兩次中修，在大修與中修、中修與中修之間有若干次小、輔修，在兩次小修之間，有1-2次輔修。

如圖1所示：采集一口：速度(光電傳感器的脈沖)采集和記錄裝置的供電電源(DC12V)。采集二口：柴油機(jī)的空轉(zhuǎn)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。對(duì)柴油機(jī)的空轉(zhuǎn)和停機(jī)的采集取之電磁聯(lián)鎖(DLS)信號(hào)：柴油機(jī)工作時(shí)，DLS線圈得電(DC110V)，記錄裝置開(kāi)始記錄空轉(zhuǎn)時(shí)間；柴油機(jī)停機(jī)時(shí)，DLS失電，記錄裝置開(kāi)始記錄停機(jī)時(shí)間。其中運(yùn)行時(shí)間、空轉(zhuǎn)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間三者之間的關(guān)系相加為當(dāng)班時(shí)間。各個(gè)參數(shù)代表：L：運(yùn)行里程，Ty：運(yùn)行時(shí)間，Tk：柴油機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間，Tt:柴油機(jī)停機(jī)時(shí)間。當(dāng)班對(duì)應(yīng)“ABCD”：如一班當(dāng)班按“A”，二班三班按“B”，以此類推。

4.2 優(yōu)化柴油機(jī)等部件的維護(hù)保養(yǎng)

4.3.2 鐵路內(nèi)燃機(jī)車作業(yè)范圍和作業(yè)內(nèi)容相對(duì)固定，每臺(tái)機(jī)車一天的“作業(yè)時(shí)間”與“純走行時(shí)間”之比可近似接近于一個(gè)大于“1”的常數(shù)，測(cè)算的時(shí)間越長(zhǎng)，就越接近這個(gè)常數(shù)。每臺(tái)機(jī)車的純走行時(shí)間可以從機(jī)車電子添乘獲得，問(wèn)題的關(guān)鍵就是如何確定每臺(tái)機(jī)車的這個(gè)常數(shù)k值，k=作業(yè)時(shí)間÷純運(yùn)行時(shí)間；同理可計(jì)算出所有機(jī)車不同的k值，若該機(jī)車的作業(yè)范圍或作業(yè)內(nèi)容發(fā)生調(diào)整，該機(jī)車的k值需重新測(cè)定。因此有每臺(tái)機(jī)車的k值，可根據(jù)電子添乘不同運(yùn)行時(shí)間，即可計(jì)算該車不同時(shí)期的作業(yè)率，也就計(jì)算出所有機(jī)車不同時(shí)期的平均作業(yè)率。

4.2.2 通過(guò)柴油機(jī)使用時(shí)間由記錄裝置的運(yùn)行時(shí)間(Ty)與柴油機(jī)的空轉(zhuǎn)時(shí)間(Tk)在某一時(shí)間段之和，記錄柴油機(jī)總運(yùn)用時(shí)間，按其和值與使用時(shí)間對(duì)比進(jìn)行柴油機(jī)的定期維護(hù)保養(yǎng)。

記錄機(jī)車單班耗油量(12h為一班次)、每次加油量、單班行駛里程、單班停時(shí)、停機(jī)時(shí)間、空轉(zhuǎn)時(shí)間等，采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)，能利用U盤、IC卡或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行轉(zhuǎn)移或傳輸，如表1所示。

4.3 測(cè)算機(jī)車作業(yè)率，為機(jī)車運(yùn)用臺(tái)數(shù)提供依據(jù)

4.3.1 機(jī)車作業(yè)率是衡量機(jī)車?yán)酶叩偷囊粋€(gè)很重要指標(biāo)，某臺(tái)機(jī)車一天的作業(yè)率=該車當(dāng)天作業(yè)時(shí)間÷(1440-固定非作業(yè)時(shí)間)。其中作業(yè)時(shí)間是指含機(jī)車純走行時(shí)間、檢查作業(yè)車輛時(shí)間、摘掛車時(shí)間、會(huì)讓等時(shí)間；固定非作業(yè)時(shí)間是指含交接班時(shí)間、吃飯時(shí)間等。

4.2.1 通過(guò)“單班單車油耗”等指標(biāo)，針對(duì)異常油耗對(duì)機(jī)車進(jìn)行檢查，提前安排對(duì)機(jī)車進(jìn)行檢查，提前發(fā)現(xiàn)和預(yù)防設(shè)備隱形故障隱患，做到提前檢修和保養(yǎng)，防止故障擴(kuò)大影響運(yùn)用。

4.5.1 以往績(jī)效分配是按照作業(yè)人員上車班次、作業(yè)輛數(shù)、作業(yè)勾數(shù)等指標(biāo)為基礎(chǔ)，對(duì)不同作業(yè)形式附以不同的換算量值，以此進(jìn)行績(jī)效核算，這些指標(biāo)可以體現(xiàn)作業(yè)人員的作業(yè)量高低，但是作業(yè)人員的技術(shù)水平、作業(yè)量統(tǒng)計(jì)的不準(zhǔn)確不科學(xué)。

4.4 優(yōu)化生產(chǎn)組織模式，控制燃油成本

4.4.1根據(jù)測(cè)算的機(jī)車運(yùn)用質(zhì)量和運(yùn)用效率，分析優(yōu)化機(jī)車運(yùn)用方式和生產(chǎn)組織模式，提出“劃分調(diào)車區(qū)域，劃分機(jī)車的擔(dān)當(dāng)區(qū)域和作業(yè)項(xiàng)目”，實(shí)施和機(jī)車相對(duì)規(guī)定區(qū)域運(yùn)用。通過(guò)后續(xù)的機(jī)車運(yùn)用及運(yùn)輸生產(chǎn)效率寫實(shí)分析，探討全面推行機(jī)車相對(duì)固定運(yùn)用進(jìn)一步提高調(diào)車作業(yè)效率，達(dá)到節(jié)能降耗的效果，不斷提升機(jī)車綜合運(yùn)用效率，達(dá)到控制燃油成本的目的。

4.4.2 按照“劃分調(diào)車區(qū)域，劃分調(diào)車機(jī)的擔(dān)當(dāng)區(qū)域和作業(yè)項(xiàng)目”的建議要求，行車組織部門對(duì)機(jī)車運(yùn)用進(jìn)行了全面梳理分析，結(jié)合鐵路集疏港“雙進(jìn)雙出”組織，初步確定了機(jī)車相對(duì)固定區(qū)域運(yùn)用方案，首先在東港車場(chǎng)及西港車場(chǎng)相對(duì)固定3臺(tái)機(jī)車作業(yè)。通過(guò)后續(xù)的機(jī)車運(yùn)用及運(yùn)輸生產(chǎn)效率寫實(shí)分析，探討全面推行機(jī)車相對(duì)固定運(yùn)用，不斷提升機(jī)車綜合運(yùn)用效率，達(dá)到控制燃油成本的目的。

4.5 優(yōu)化機(jī)車乘務(wù)員績(jī)效分配和機(jī)車操縱

4.3.3 為精確安排機(jī)車運(yùn)用臺(tái)數(shù)，更好的兼顧生產(chǎn)效率和節(jié)能降耗，通過(guò)機(jī)車作業(yè)率評(píng)價(jià)，分析單車運(yùn)用時(shí)間和運(yùn)行里程，制定不同運(yùn)量對(duì)應(yīng)的機(jī)車運(yùn)用臺(tái)數(shù)，為調(diào)度科學(xué)安排機(jī)車運(yùn)用提供依據(jù)。今年2月機(jī)車運(yùn)用由11臺(tái)降至10臺(tái)；進(jìn)入4月份，隨著雙進(jìn)雙出作業(yè)方式的常態(tài)化組織，集疏運(yùn)效率進(jìn)一步提升，機(jī)車運(yùn)用根據(jù)作業(yè)量變化調(diào)整至13臺(tái)，大幅提升了機(jī)車運(yùn)用效率。

4.5.2 利用內(nèi)燃機(jī)車單機(jī)能耗裝置，通過(guò)怠速時(shí)間和油耗等指標(biāo)，一是分析乘務(wù)員作業(yè)量和作業(yè)效率，進(jìn)行績(jī)效分配就顯得更為科學(xué)、更為合理和，通過(guò)對(duì)作業(yè)人員的量化考核提供支撐，體現(xiàn)多勞多得的價(jià)值導(dǎo)向；二是分析作業(yè)人員的機(jī)車操縱水平，開(kāi)展實(shí)作培訓(xùn)，及時(shí)糾正操縱習(xí)慣。

5 結(jié)論

(1)準(zhǔn)確記錄單車油耗，實(shí)現(xiàn)單機(jī)核算。準(zhǔn)確記錄單班單車油耗、單班機(jī)車綜合油耗、月度機(jī)車綜合油耗、機(jī)車空轉(zhuǎn)時(shí)間等項(xiàng)目，用于統(tǒng)計(jì)分析。

(2)為機(jī)車的修程制定和保養(yǎng)提供依據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)及時(shí)反映油耗情況，預(yù)防非正常燃油漏泄，判斷機(jī)車技術(shù)狀態(tài)，為設(shè)備管理提供信息化手段支撐。

文中利用可變尺度池化和雙線性插值的思想重新設(shè)計(jì)了輸入層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了第一個(gè)問(wèn)題，使得輸入不同輸入尺寸的圖片，可以得到固定的輸出尺寸。同時(shí)通過(guò)把訓(xùn)練集中不同尺寸的輸入圖片，根據(jù)尺寸大小分批次分階段送入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，使得每次送入網(wǎng)絡(luò)的輸入尺寸是一樣的，這樣就解決了訓(xùn)練的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中加入該結(jié)構(gòu)，可以很好的提升模型的性能，消減了輸入圖片裁剪，縮放對(duì)模型性能的影響。尺寸可變網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

(3)優(yōu)化生產(chǎn)組織和機(jī)車運(yùn)用。通過(guò)機(jī)車綜合利用率指標(biāo)，計(jì)算機(jī)車在不同時(shí)期的作業(yè)量來(lái)提高機(jī)車的運(yùn)用率，分析機(jī)車各項(xiàng)作業(yè)是緊密，指揮是否科學(xué)，為機(jī)車相對(duì)固定區(qū)域作業(yè)和機(jī)車運(yùn)用臺(tái)數(shù)提供指導(dǎo)。

飛云一卷遞中來(lái)，上有封題是石齋。喜把炷香焚展讀，了無(wú)一字出安排。為經(jīng)為訓(xùn)真誰(shuí)識(shí)，非謝非陶亦浪猜。何處想公堪此句，絕無(wú)煙火住蓬萊。

(4)優(yōu)化績(jī)效分配模式。通過(guò)怠速時(shí)間和油耗等指標(biāo)，分析機(jī)車乘務(wù)員作業(yè)量和作業(yè)效率，為量化考核提供支撐，同時(shí)激勵(lì)作業(yè)人員的操縱水平提升。

(5)助力打造環(huán)境友好型機(jī)車。通過(guò)優(yōu)化機(jī)車檢修保養(yǎng)、生產(chǎn)組織、機(jī)車操縱等方式，不斷降低機(jī)車噪音和柴油機(jī)排放，降低環(huán)境污染。

(6)控制燃油成本。通過(guò)單機(jī)單班核算，改變以往粗放的月度核算，可實(shí)時(shí)進(jìn)行油耗分析和管控，達(dá)到成本管控的目的。

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