基于機務智能終端的機車狀態(tài)檢修技術(shù)方法研究

閆冬 王宏 阮寶旺

1. 北京局集團公司調(diào)度所 北京 100038；

2. 北京局集團公司科技和信息化部 北京 100038；

3. 北京京鐵運輸有限公司 北京 100055

引言

機車作為鐵路運輸?shù)氖滓O備，直接影響著鐵路運輸生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。隨著鐵路運輸?shù)目焖侔l(fā)展，各路段配備的機車增多，這就對機車的整備、檢修提出了更高的要求。我國目前的機車檢修制度主要采用預防性的定期檢查，機車檢修作業(yè)采用的是工作人員以自己的經(jīng)驗為判斷的一種檢修方式，這種檢修方式太依賴工作人員，檢修效率不高。在機車整備、檢修生產(chǎn)過程中，應用越來越多的自動檢測設備，這些檢測設備運行維修機車后的質(zhì)量信息和履歷變更沒有信息交互，沒能實現(xiàn)機車質(zhì)量全程跟蹤和配件的壽命管理，大量信息仍需要人工錄入。

1 現(xiàn)狀分析

目前我國機車的檢修制度為具有固定的修程、時間、周期、檢修內(nèi)容和范圍，以機車的行駛距離作為重要的參考依據(jù)。機車檢修制度主要分為計劃修、狀態(tài)修和故障修三個環(huán)節(jié)。維修人員根據(jù)機車設備的維護信息和實時狀態(tài)，制定合理的維修模式。維修人員進行機車狀態(tài)檢查如圖1所示。

圖1 維修人員進行機車狀態(tài)檢查

機車狀態(tài)檢查后，需要對待修的配件進行更換、維修，HXD1機車待修配件如表1所示。

表1 HXD1機車待修配件

機車維修實施狀態(tài)修主要是基于先進的診斷和測試技術(shù)，通過對機車實際運行情況進行總個性的處理和分析，得到準確的檢修數(shù)據(jù)，進而提高機車檢修質(zhì)量。

機務智能終端將各個檢測設備的信息實現(xiàn)交互，進行壽命管理和質(zhì)量管理，形成機車狀態(tài)報表，利于工作人員對機車的維修情況有一個全面的了解。

2 研究內(nèi)容

2.1 研究方案標準

針對現(xiàn)場情況，設備全部采用便攜式，用電池供電，機械設備檢測時，不做任何現(xiàn)場拆解；不拆卸元器件；不改變線路接線。

所有設備采用計算機控制，根據(jù)內(nèi)建標準自動評判設備狀態(tài)性能，配備專家分析系統(tǒng)。配備以太網(wǎng)、藍牙、移動存儲接口，方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息化管理。被檢測設備的歷史數(shù)據(jù)上傳至服務器，建立設備狀態(tài)隨時間變化趨勢報表，進行趨勢跟蹤，綜合分析，實現(xiàn)預知維修。

2.2 便攜式終端

便攜式終端如圖2所示。

圖2 便攜式智能終端

為了適應現(xiàn)場環(huán)境需要，便攜式終端應具備以下功能：

對講機DMR數(shù)字模塊：可拆卸，可通過磁吸鏈接終端設備實現(xiàn)數(shù)字對講功能。對講功能需求如表2所示。

表2 對講功能需求

可拆卸掛繩：手機掛繩前端金屬扣可拆卸，方便工作人員快速拆卸終端進行其他用途。

屏幕觸控筆：觸控筆一端能對終端屏幕進行精確書寫，另一端可選手寫筆。

防摔固定保護殼：定制保護殼通過四個角增加輪胎紋塑膠，能有效減少終端設備屏幕與地面的接觸，起到防護作用。

可拆卸掛繩、屏幕觸控筆、防摔固定保護殼如圖3所示。

圖3 可拆卸掛繩、屏幕觸控筆、防摔固定保護殼

2.3 方案設計

機車狀態(tài)檢修方案不是將目前國內(nèi)便攜式檢測設備的簡單羅列，而是根據(jù)機車的功能、特點及運用條件，對機車的重要部件、易發(fā)生故障部件及影響機車安全性能的機械、電氣性能狀態(tài)進行綜合檢測。具體檢測項目及功能如下[1]。①機車主線路及主要控制線路邏輯功能測試。②輔助風機、電機等旋轉(zhuǎn)類設備的振動檢測與分析。③主要電器元件、主要電線路工作狀態(tài)檢測，主要檢測故障對象為主要電線路存在的“軟”故障，即故障隱患，以虛接為主，同時適應元件不工作或工作性能劣化現(xiàn)象。④交、直流電機、變壓器、繞組、線圈、電容檢測。⑤機車關(guān)鍵部件檢測。⑥常規(guī)參數(shù)測量。⑦設備性能的趨勢狀態(tài)分析。

3 技術(shù)路線

方案采用在主要零部件安裝放置小型狀態(tài)檢修裝置來獲取主要零部件的實時狀態(tài)，后臺服務器數(shù)據(jù)分析此零部件是否需要檢修，實時反饋到智能終端上，并且由數(shù)據(jù)庫儲存。機務終端技術(shù)路線圖如圖4所示。

圖4 機務終端技術(shù)路線圖

4 實施應用

現(xiàn)列出部分機車裝備的性能測試方法及測試方式。

4.1 機車主斷路器性能測試儀

該設備在鐵路行業(yè)已有定型產(chǎn)品，測試功能基本滿足要求。本方案設備除具有在線及離線測試功能，還需能測試空氣主斷路器的固有分閘時間、延遲時間、固有合閘時間、輔助觸點邏輯閉合關(guān)系，并增加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲功能[2]。

4.2 受電弓性能測試儀

受電弓為機車關(guān)鍵部件，其運行條件惡劣，故障率較高，其性能直接關(guān)系到機車能否正常運行。本方案設備采用鋼絲拉繩控制被測受電弓勻速升降，以實現(xiàn)相對法測試靜態(tài)接觸壓力的功能。通過設定停止位置，可進行任一高度的精細作用力調(diào)整。跟蹤測量受電弓升弓即時高度以及最大高度。用光電行程元件和限高帶測試升，降弓時間以及快速降弓脫網(wǎng)時間。

4.3 司機控制器性能測試儀

司機控制器為機車重要部件，本方案設備完成司控器邏輯閉合關(guān)系以及觸點接觸性能狀態(tài)的檢測，調(diào)速電位器性能檢測，邏輯觸點狀態(tài)采用屏幕圖形顯示；同時顯示邏輯觸點的接觸電阻，并自動判斷是否超差。

4.4 蓄電池狀態(tài)測試儀

該設備用于機車鉛酸蓄電池狀態(tài)檢測，掌握電池的狀態(tài)，避免出現(xiàn)未到報廢年限過度老化引起的突然失效等故障。檢測時，將反應電池壽命的電池內(nèi)電壓、內(nèi)阻參數(shù)作為電池狀態(tài)數(shù)據(jù)輸入計算機，用于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)上傳或轉(zhuǎn)儲；對于潛在失效電池給出重點警示，提醒檢測人員重點關(guān)注，同時根據(jù)試件編號可將被測試設備的狀態(tài)趨勢數(shù)據(jù)導入測試儀，進行現(xiàn)場趨勢分析[3]。

4.5 絕緣電阻測試儀

完成機車主、輔回路絕緣性能檢測。測試過程中，測試儀自動選擇并轉(zhuǎn)換至合適的量程；同時在測試儀輸出端短路情況下，應自動封鎖高壓輸出，測試輸出電壓、電流均為零，以避免燒毀測試儀。

4.6 耐壓測試儀

用于機車上對電器設備的交、直流耐壓試驗，漏電流、耐壓時間在規(guī)定范圍內(nèi)任意設定，當被測設備漏電流超過預置值時，發(fā)出聲光報警。

4.7 設備管理分析軟件

根據(jù)狀態(tài)修方案選用計算機服務器，編制軟件，實現(xiàn)機車設備檢修檔案的信息化，完成段內(nèi)以至跨段、跨局信息共享。通過設備管理分析軟件能夠?qū)C車部件發(fā)展趨勢檔案和信息檔案數(shù)據(jù)進行綜合分析，更為準確地診斷和預知維修。

以上測試均達到檢測結(jié)果的網(wǎng)絡共享、轉(zhuǎn)儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息化管理，被檢測設備的歷史數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，上傳至計算機服務器，建立設備狀態(tài)隨時間變化趨勢報表，進行趨勢跟蹤，通過綜合分析，實現(xiàn)預知維修。

5 結(jié)束語

綜上所述，機車狀態(tài)修不僅能夠有效解決機車內(nèi)部存在的問題隱患，還能延長機車的使用壽命，還能對部件進行質(zhì)量管理。機務智能終端能夠達到信息交互，網(wǎng)絡共享、轉(zhuǎn)儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息化管理，形成趨勢報表，進行綜合分析，制定合理的機車檢修模式。這不僅提高了機車的運行效率，降低維修成本，還保障了機車的運行質(zhì)量。