城軌列車數(shù)字化調(diào)試技術(shù)應(yīng)用研究

摘? 要：在軌道交通行業(yè)，完成組裝的地鐵車輛在出廠前必須經(jīng)過調(diào)試，調(diào)試就是對地鐵車輛各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行功能符合性試驗(yàn)，調(diào)試作業(yè)數(shù)據(jù)量龐大，過程復(fù)雜，單純依靠人工測試很難提高調(diào)試的效率。為更好地解決這些問題，需要引進(jìn)數(shù)字化調(diào)試技術(shù)。文章介紹一款面向調(diào)試廠房以調(diào)試業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的數(shù)字化調(diào)試平臺，該平臺具備調(diào)試任務(wù)管理、調(diào)試數(shù)據(jù)采集、過程質(zhì)量管理等功能，可實(shí)現(xiàn)城軌列車調(diào)試工序的規(guī)范化、透明化以及質(zhì)量管理的可追溯性等。

關(guān)鍵詞：城軌列車；數(shù)字化調(diào)試；工藝流程

中圖分類號：TP39；U266? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）09-0154-04

Abstract： In the rail transit industry， metro vehicles that have been assembled must be debugged before leaving the factory. Debugging is to test the functional compliance of various technical indicators of metro vehicles. The amount of debugging data is huge and the process is complex. It is difficult to improve the efficiency of debugging simply by relying on manual testing. In order to better solve these problems， digital debugging technology need to be introduced. This paper introduces a digital debugging platform for debugging workshop based on debugging business. This platform has the functions of debugging task management， debugging data collection， process quality management， etc. It can realize the standardization， transparency of urban rail train debugging process and traceability of quality management.

Keywords： urban rail train; digital debugging; technological process

0? 引? 言

當(dāng)前，地鐵列車調(diào)試工作基本上都是調(diào)試人員基于紙質(zhì)調(diào)試工藝文件進(jìn)行人工外部操作檢查，工藝人員需要編制打印大量紙質(zhì)工藝文件，且調(diào)試數(shù)據(jù)結(jié)果沒有電子化存儲，無法有效進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量分析，調(diào)試缺乏體系化和整體規(guī)劃，雖然調(diào)試已經(jīng)完成部分IT支撐，但是調(diào)試數(shù)據(jù)沒有實(shí)現(xiàn)電子化、智能化、自動(dòng)化采集，調(diào)試IT支撐和其他各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道沒有打通，跨部門協(xié)同效率低，且調(diào)試全過程沒有實(shí)現(xiàn)流程化和數(shù)據(jù)化，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)試數(shù)據(jù)的有效積累，特別是調(diào)試故障經(jīng)驗(yàn)積累不足，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)調(diào)試能力較弱。

數(shù)字化調(diào)試技術(shù)通過調(diào)試IT支撐的全覆蓋，提供調(diào)試操作過程可記錄、可跟蹤、可追溯，實(shí)現(xiàn)調(diào)試全過程數(shù)字化和移動(dòng)化支撐，規(guī)范調(diào)試生產(chǎn)作業(yè)，提供試驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，打通調(diào)試系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)調(diào)試的流程化和自動(dòng)化，提升調(diào)試生產(chǎn)效率，構(gòu)建調(diào)試大數(shù)據(jù)平臺，實(shí)現(xiàn)調(diào)試數(shù)據(jù)沉淀和積累，形成調(diào)試生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫、調(diào)試故障庫和知識庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)調(diào)試。

1? 系統(tǒng)整體介紹

1.1? 數(shù)字化調(diào)試平臺組成

數(shù)字化調(diào)試平臺主要提供中心服務(wù)器、系統(tǒng)軟件、智能工藝裝備、現(xiàn)場目視化展示等，各部分的主要功能如下：

1）中心服務(wù)器。通過部署服務(wù)器虛擬化資源以及數(shù)字化調(diào)試存儲與計(jì)算資源，滿足數(shù)字化調(diào)試業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器資源需求與數(shù)據(jù)調(diào)度存儲需求。

2）系統(tǒng)軟件。包括中心管理平臺系統(tǒng)軟件及移動(dòng)終端平臺系統(tǒng)軟件，分別實(shí)現(xiàn)調(diào)試工藝流程搭建及調(diào)試任務(wù)獲取等。

3）智能工藝裝備。包括自帶無線傳輸系統(tǒng)的車門擠壓力試驗(yàn)工裝、受電弓拉力試驗(yàn)工裝，以及車頂智能檢測設(shè)備。

4）現(xiàn)場目視化展示。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)區(qū)域調(diào)試信息、質(zhì)量數(shù)據(jù)的展示，展示調(diào)試質(zhì)量控制亮點(diǎn)等。

1.2? 系統(tǒng)功能介紹

數(shù)字化調(diào)試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)城軌、地鐵車輛的調(diào)試作業(yè)數(shù)據(jù)采集、存儲的全過程數(shù)字化，通過搭建試驗(yàn)文件編輯模塊生成自動(dòng)化試驗(yàn)文件，實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置上傳的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)試，結(jié)合調(diào)試新模式升級調(diào)試工藝文件，按照調(diào)試工藝流程順序自動(dòng)下發(fā)調(diào)試試驗(yàn)記錄表，并關(guān)聯(lián)相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書及操作規(guī)程文件，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)的信息化指導(dǎo)，主要包含以下功能：

1）數(shù)字化調(diào)試中心管理平臺實(shí)現(xiàn)工藝流程設(shè)計(jì)模塊，工藝人員可進(jìn)行維護(hù)工藝路線編排、排班計(jì)劃、工時(shí)分配、調(diào)試天數(shù)確定等設(shè)計(jì)，形成結(jié)構(gòu)化工藝信息，實(shí)現(xiàn)后續(xù)對調(diào)試任務(wù)的作業(yè)管控。

2）創(chuàng)建調(diào)試任務(wù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)流程，獲取詳細(xì)的試驗(yàn)項(xiàng)目信息并自動(dòng)分配對應(yīng)的試驗(yàn)文件，以及指向性分配調(diào)試班組，實(shí)現(xiàn)把對應(yīng)的調(diào)試任務(wù)分配給對應(yīng)的部門，同時(shí)對調(diào)試任務(wù)進(jìn)度、調(diào)試數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控記錄。

3）完成對不同類型智能裝備的注冊管理和協(xié)議部署，將智能工裝接入到數(shù)字化調(diào)試中心管理平臺中，通過工裝設(shè)備采集數(shù)據(jù)來協(xié)助調(diào)試人員完成調(diào)試任務(wù)。

4）數(shù)字化調(diào)試中心平臺實(shí)現(xiàn)對調(diào)試任務(wù)的過程進(jìn)度監(jiān)控、結(jié)果數(shù)據(jù)采集、調(diào)試數(shù)據(jù)分析和報(bào)表展示功能。

2? 主要軟件功能介紹

2.1? 數(shù)字化調(diào)試平臺中心管理軟件介紹

數(shù)字化調(diào)試平臺中心管理軟件基于調(diào)試大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲平臺，實(shí)現(xiàn)對調(diào)試數(shù)據(jù)的存儲和管理，建立調(diào)試工藝編輯、工藝管理、任務(wù)管理、智能運(yùn)維、施工管控、現(xiàn)場監(jiān)控中心、質(zhì)量管理等應(yīng)用系統(tǒng)，該平臺基于科學(xué)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃排程、工藝優(yōu)化和知識積累。

數(shù)字化調(diào)試中心管理平臺主要包含基礎(chǔ)信息管理、調(diào)試工藝管理、調(diào)試任務(wù)管理、調(diào)試過程管控、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析展示等功能模塊。能夠提供工藝編輯、調(diào)試資源及調(diào)試任務(wù)管理、車型管理、工藝管理、調(diào)試過程監(jiān)控、調(diào)試數(shù)據(jù)分析等功能，為工藝部門相關(guān)人員實(shí)時(shí)了解調(diào)試現(xiàn)場情況提供一個(gè)統(tǒng)一的平臺，其功能組成如圖1所示。

數(shù)字化調(diào)試中心管理平臺是為不同技術(shù)人員提供訪問和管理的門戶平臺。調(diào)試工藝人員可在調(diào)試工藝關(guān)聯(lián)模塊中按照工藝指導(dǎo)書編輯調(diào)試記錄表，并定版發(fā)布，在任務(wù)管理模塊中創(chuàng)建調(diào)試任務(wù)，指派任務(wù)班組，下發(fā)調(diào)試任務(wù)，查看現(xiàn)場終端設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，分析調(diào)試結(jié)果等。調(diào)試現(xiàn)場負(fù)責(zé)人可對調(diào)試進(jìn)度進(jìn)行查詢，查看任務(wù)完成的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。系統(tǒng)管理員可設(shè)置相關(guān)人員權(quán)限。相關(guān)人員可查詢調(diào)試進(jìn)度情況、計(jì)劃完成情況，調(diào)試任務(wù)的統(tǒng)計(jì)情況等。

2.1.1? 工藝設(shè)計(jì)模塊

工藝設(shè)計(jì)模塊提供工藝編輯、工藝設(shè)計(jì)管理、智能工裝自動(dòng)化試驗(yàn)、數(shù)據(jù)管理等功能，各個(gè)功能具體任務(wù)如下：

1）工藝編輯。工藝編輯提供一個(gè)線上的工藝編輯平臺，便于工藝人員進(jìn)行工序編輯和工藝路線的編排。編輯完成的工藝保存在數(shù)據(jù)庫中，形成結(jié)構(gòu)化的工藝信息。

2）工藝設(shè)計(jì)管理。工藝管理的主要目的是實(shí)現(xiàn)線上調(diào)試工藝設(shè)計(jì)，搭建調(diào)試工藝流程、工藝文件、試驗(yàn)記錄表等編輯平臺，并且能夠?qū)υ囼?yàn)記錄的相關(guān)文件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成工藝設(shè)計(jì)完整架構(gòu)。

3）智能工裝自動(dòng)化試驗(yàn)。目前數(shù)字化調(diào)試線大部分的試驗(yàn)方式為線下試驗(yàn)然后上傳試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，僅在少量試驗(yàn)項(xiàng)目上進(jìn)行自動(dòng)化試驗(yàn)的試點(diǎn)應(yīng)用，本次升級將助力于自動(dòng)化試驗(yàn)的應(yīng)用推廣。

4）數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理是對調(diào)試記錄數(shù)據(jù)和調(diào)試過程中所需的輔助基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理。包括數(shù)據(jù)存儲、調(diào)試數(shù)據(jù)管理、公共文件管理和故障信息管理等。

2.1.2? 現(xiàn)場管理模塊

現(xiàn)場管理模塊提供調(diào)試任務(wù)管理、工藝管控、數(shù)據(jù)展示等功能，各個(gè)功能模塊具體任務(wù)如下：

1）調(diào)試任務(wù)管理。調(diào)試任務(wù)管理負(fù)責(zé)調(diào)試任務(wù)的創(chuàng)建與維護(hù)，通過對試驗(yàn)記錄文件的解析實(shí)現(xiàn)對調(diào)試任務(wù)的導(dǎo)入，并完成任務(wù)信息的結(jié)構(gòu)化管理。調(diào)試任務(wù)管理可以配置調(diào)試任務(wù)的文件與基礎(chǔ)信息，對調(diào)試的試驗(yàn)文件導(dǎo)入、輸出、轉(zhuǎn)存、輸出進(jìn)行管理。

2）工藝管控。工藝管控主要是對車輛調(diào)試的在調(diào)狀態(tài)、調(diào)試任務(wù)的完成狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與監(jiān)控。

3）數(shù)據(jù)展示。為不同技術(shù)人員提供了解現(xiàn)場情況及工作計(jì)劃執(zhí)行情況的平臺，比如，工藝人員可在調(diào)試試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)、調(diào)試三日計(jì)劃、工藝流程、故障統(tǒng)計(jì)等模塊了解調(diào)試過程中的狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)有狀態(tài)對調(diào)試計(jì)劃做出適當(dāng)調(diào)整保證任務(wù)按時(shí)完成。

2.2? 數(shù)字化調(diào)試平臺移動(dòng)終端平臺軟件介紹

移動(dòng)操作終端負(fù)責(zé)現(xiàn)場調(diào)試流程控制、調(diào)試命令發(fā)送接收、調(diào)試過程記錄、數(shù)據(jù)采集與調(diào)試設(shè)備等，供調(diào)試現(xiàn)場作業(yè)人員工作時(shí)按照工藝路線操作使用。移動(dòng)操作終端借助有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)調(diào)試工藝文件的查看、調(diào)試任務(wù)的分配和管理、調(diào)試信息的采集與顯示、現(xiàn)場狀態(tài)檢查，移動(dòng)操作終端同時(shí)與數(shù)字化調(diào)試線的施工管控模塊、工裝管理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。移動(dòng)操作終端平臺架構(gòu)圖如圖2所示。

數(shù)字化調(diào)試移動(dòng)終端操作平臺以移動(dòng)操作終端等智能設(shè)備為載體，實(shí)現(xiàn)調(diào)試任務(wù)的下載、執(zhí)行與上傳，對調(diào)試進(jìn)度進(jìn)行顯示和指導(dǎo)，記錄全過程操作，采用任務(wù)管理和監(jiān)控機(jī)制，提高車輛調(diào)試作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，并能通過移動(dòng)終端完成調(diào)試異常問題的實(shí)時(shí)記錄和反饋，具體功能如下：

1）調(diào)試任務(wù)執(zhí)行。通過無線局域網(wǎng)絡(luò)的方式，對已分配的調(diào)試任務(wù)和相關(guān)指導(dǎo)文件進(jìn)行下載，本過程結(jié)合本地?cái)?shù)據(jù)庫，與部署在車間的移動(dòng)調(diào)試終端進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，按照下載的提示要領(lǐng)執(zhí)行操作。查詢并下載操作負(fù)責(zé)人已分配且未下載的任務(wù)數(shù)據(jù)，按照現(xiàn)有試驗(yàn)規(guī)程的展示方式進(jìn)行顯示。移動(dòng)終端平臺可對接數(shù)字化調(diào)試管理平臺，下載調(diào)試任務(wù)及其相關(guān)工藝文件及工藝要求，指導(dǎo)現(xiàn)場調(diào)試作業(yè)，并完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。

2）調(diào)試數(shù)據(jù)記錄。移動(dòng)操作終端主要進(jìn)行調(diào)試任務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲，按照調(diào)試執(zhí)行步驟進(jìn)行調(diào)試記錄的錄入與填寫。在進(jìn)行任務(wù)下載時(shí)，可以通過映射的方式對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行存儲，以保證終端設(shè)備與中心數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的同步。此過程所涉及的數(shù)據(jù)主要包括調(diào)試記錄、故障信息、調(diào)試經(jīng)驗(yàn)等數(shù)據(jù)。

3）試驗(yàn)過程控制。結(jié)合最小作業(yè)單元，以調(diào)試工藝流程為主線，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端上任務(wù)關(guān)聯(lián)及加鎖管控，保障現(xiàn)場作業(yè)的有序性。邏輯控制為操作人員提供文字描述的操作、確認(rèn)表單。

3? 數(shù)字化調(diào)試平臺工裝定制

為滿足城軌列車數(shù)字化調(diào)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)試自動(dòng)化要求，調(diào)試試驗(yàn)工裝必須具備數(shù)字化和無線傳輸功能。本系統(tǒng)提供受電弓拉力檢測、車門擠壓力檢測、車頂圖像自動(dòng)采集等功能。

3.1? 受電弓拉力檢測

受電弓拉力測試由普通拉力計(jì)改為智能拉力測試工裝，該測試工裝可自動(dòng)完成受電弓速度、高度和拉力的測試，測試結(jié)果可上傳至數(shù)字化調(diào)試顯示終端，同時(shí)自動(dòng)生成拉力測試曲線，直觀地顯示拉力測試結(jié)果，具有檢測效率高、攜帶便捷等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了測試效率。

3.2? 車門擠壓力檢測

車門擠壓力試驗(yàn)工裝由普通的擠壓力測試儀替換為智能化的車門擠壓力測試裝置，該測試儀可對門夾緊力進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、存儲、顯示和查詢，進(jìn)而判定車門防擠壓力有效值或峰值是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，且可自動(dòng)生成測試報(bào)表，該工裝具有檢測效率高、攜帶便捷等優(yōu)點(diǎn)，該裝置的使用極大地提高了車門試驗(yàn)的工作效率，降低了測試誤差。

3.3? 車頂智能檢測裝置

車頂智能檢測設(shè)備實(shí)現(xiàn)了車頂受電弓升、降弓狀態(tài)的全過程監(jiān)控，同時(shí)可智能識別車頂異物及設(shè)備件螺栓緊固情況，實(shí)現(xiàn)對車頂設(shè)備的智能化監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)車頂異常狀況并自動(dòng)上傳至調(diào)試顯示終端，便于施工人員及時(shí)處理。

4? 現(xiàn)場目視化效果展示

由圖3所示，數(shù)字化調(diào)試大屏終端顯示內(nèi)容，包含調(diào)試計(jì)劃、調(diào)試節(jié)拍達(dá)成率、調(diào)試質(zhì)量統(tǒng)計(jì)、工裝狀態(tài)及使用情況、變更管理等數(shù)據(jù)，有了這些數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)調(diào)試任務(wù)的數(shù)字化管理，為調(diào)試工序提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐。

5? 結(jié)? 論

綜上所述，數(shù)字化調(diào)試平臺具有車輛調(diào)試信息管理、調(diào)試計(jì)劃管理、工裝設(shè)備管理、調(diào)試任務(wù)分配和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等基本功能，實(shí)現(xiàn)對車輛調(diào)試過程數(shù)據(jù)、結(jié)果數(shù)據(jù)和調(diào)試異常問題等信息的維護(hù)，本平臺以車輛調(diào)試作業(yè)為基礎(chǔ)，對每個(gè)業(yè)務(wù)單元進(jìn)行獨(dú)立維護(hù)，同時(shí)對各個(gè)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，構(gòu)建基礎(chǔ)應(yīng)用平臺。

該平臺建成以后提高了調(diào)試試驗(yàn)的自動(dòng)化水平，降低了試驗(yàn)人員調(diào)試作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了調(diào)試質(zhì)量，通過調(diào)試數(shù)據(jù)的不斷積累，為城軌列車的設(shè)計(jì)、制造提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

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作者簡介：逯宏偉（1987—），男，漢族，河南鄭州人，工程師，碩士研究生，研究方向：軌道交通車輛電氣及調(diào)試工藝技術(shù)。