09系列搗固車實施作業(yè)狀態(tài)自檢的研究

崔北祥　中國鐵路上海局集團有限公司上海大機運用檢修段

1 研究背景

09系列搗固車是鐵路大型養(yǎng)路機械施工的主力車型，在線路維修作業(yè)中發(fā)揮主體重要作用，在工務(wù)系統(tǒng)全面推行精確法線路作業(yè)中，對09系列搗固車作業(yè)過程控制提出了更高要求。

目前09系列搗固車在鐵路線路維修應(yīng)用中，作業(yè)前車輛自身的檢測與作業(yè)系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)依靠人工經(jīng)驗或檢查確認(rèn)，無法實時反饋和自動監(jiān)控，且因作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，人工進入兩線間查看系統(tǒng)狀態(tài)會帶來勞動安全風(fēng)險，客觀需要從技術(shù)上解決車輛技術(shù)狀態(tài)的反饋與監(jiān)控。作者依據(jù)多年的現(xiàn)場運用經(jīng)驗，提出對作業(yè)系統(tǒng)狀態(tài)實施自檢，通過設(shè)定作業(yè)前、作業(yè)中整車作業(yè)性能主動評估環(huán)節(jié)，從功能上提升搗固車作業(yè)技術(shù)保障能力。

下面就09-32型搗固車作業(yè)對線路質(zhì)量產(chǎn)生根本影響的三種作業(yè)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)進行分析,通過數(shù)據(jù)自檢來實現(xiàn)搗固車作業(yè)性能的判斷。

2 數(shù)據(jù)自檢監(jiān)控系統(tǒng)控制原理和功能

2.109 -32搗固車數(shù)據(jù)自檢控制的設(shè)想

本文通過對09-32型搗固車作業(yè)技術(shù)狀態(tài)進行評估，探索降低人工誤操作和系統(tǒng)故障導(dǎo)致的線路作業(yè)質(zhì)量不良?；谶@一想法，借助計算機控制技術(shù)建立搗固車作業(yè)狀態(tài)自檢系統(tǒng)，在作業(yè)前、作業(yè)中，操作人員通過設(shè)備自檢功能實現(xiàn)本車性能判斷，達到自主識別、控制異常狀態(tài)量，消除潛在安全風(fēng)險目的，這也是風(fēng)險思維在大型養(yǎng)路機械設(shè)備狀態(tài)管控上的運用。計算機自檢功能在導(dǎo)入各監(jiān)測點數(shù)據(jù)的同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理分析 ，通過計算處理能夠判斷、決策，對設(shè)備作業(yè)過程提前介入，消除可能帶來危害。另外搭建09-32型搗固車作業(yè)數(shù)據(jù)自檢系統(tǒng)可以在現(xiàn)有車載ALC軌道作業(yè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行功能拓展，采集車輛過程數(shù)據(jù)，增加數(shù)據(jù)處理分析過程，就能實現(xiàn)本文提出的控制目標(biāo)，或者在現(xiàn)有的搗固車進行網(wǎng)絡(luò)化升級以后，嵌入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中也能完成監(jiān)控目標(biāo)。

2.2 作業(yè)狀態(tài)自檢監(jiān)控系統(tǒng)的功能體現(xiàn)

（1）作業(yè)前設(shè)定自檢環(huán)節(jié)，可以對車輛狀態(tài)進行一次綜合自動診斷，自檢系統(tǒng)逐項語音匯報檢查結(jié)果，當(dāng)語音提示“自檢正常，可以作業(yè)”，完成自檢。

（2）作業(yè)中某一作業(yè)功能喪失，可以停車選擇性的進行電氣、液壓自檢診斷，輸出顯示故障項目和處理建議，幫組技術(shù)人員分析、快速定位故障。

（3）作業(yè)過程中實時判斷作業(yè)輸出數(shù)據(jù)偏差情況，來判斷控制是否需要報警和切斷的操作。

3 實現(xiàn)數(shù)據(jù)自檢控制的內(nèi)容

作業(yè)狀態(tài)自檢可以分為作業(yè)前準(zhǔn)備的零點自檢，作業(yè)過程自檢，以及作業(yè)功能的專項自檢，這些自檢過程通過搗固車作業(yè)相關(guān)人員在不同作業(yè)階段主動選擇作業(yè)數(shù)據(jù)，如表1所示，完成搗固車作業(yè)能力的評價，計算機輸出評價結(jié)果，輸出控制指令并生成狀態(tài)量表。

表1 作業(yè)主要自檢數(shù)據(jù)量表

（1）作業(yè)準(zhǔn)備零點自檢

本文所述零點是指作業(yè)起點設(shè)置的基準(zhǔn)值，在精確法作業(yè)狀況下，以直線作業(yè)起點為例（圓曲線時，輸入曲線參數(shù)后自動產(chǎn)生圓曲線參數(shù)位置基準(zhǔn)值），作業(yè)起點按照搗固車作業(yè)要求必須進行找零，也就是要求后續(xù)作業(yè)參照基準(zhǔn)線路。在直線作業(yè)起點各手動輸入?yún)?shù)、傳感器為接近零，假設(shè)設(shè)定基準(zhǔn)偏差不大于零點1%，作業(yè)自檢系統(tǒng)開始作業(yè)時，把選擇的數(shù)值納入自檢范圍，如表1所示選擇作業(yè)系統(tǒng)主要參數(shù)作為自檢量范圍，自檢系統(tǒng)通過將作業(yè)量與系統(tǒng)基準(zhǔn)值進行比較，判斷當(dāng)前值是否超出監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定范圍（根據(jù)不同數(shù)據(jù)性質(zhì)，可預(yù)先調(diào)整允許偏差值）。

（2）作業(yè)過程自檢和作業(yè)功能專項自檢

作業(yè)過程自檢和作業(yè)功能專項自檢是在零點自檢基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)監(jiān)控的延伸，作業(yè)過程中狀態(tài)自檢重點監(jiān)控前后兩次偏差量，主要運用是在作業(yè)出現(xiàn)異常時，提供預(yù)警；專項自檢可以給操作人員提供不同作業(yè)量專項檢查，輔助判斷，通過直觀簡單的操作就能初步對設(shè)備狀況進行檢查，操作人員不需要專業(yè)知識也能迅速判斷和消除故障，恢復(fù)作業(yè)性能。

（3）自檢數(shù)據(jù)判斷

通過自檢，發(fā)現(xiàn)異常時輸出控制指令和報警語音提示。以撥道數(shù)據(jù)控制為例（如設(shè)定的基準(zhǔn)值Xa、基準(zhǔn)起撥道電壓值Ya、以及前后兩次撥道差值ΔYa等，正常狀態(tài)ΔYa應(yīng)不超過基準(zhǔn)值Xa），利用這些動態(tài)的輸入信號信息，實現(xiàn)對撥道作業(yè)額動態(tài)實時控制，當(dāng)前撥道量設(shè)為系統(tǒng)初始值，待下一個撥道量進入系統(tǒng)時與其進行對比，我們可以對系統(tǒng)設(shè)定，ΔYa超出基本偏差量大于Xa=3mm系統(tǒng)就會語音提示，輸出控制指令，停止作業(yè)。這樣通過自檢完成作業(yè)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，可以實現(xiàn)對撥道系統(tǒng)的自動控制與報警提示，從而避免由于搗固車的誤操作而造成損壞線路的操作出現(xiàn)。

3 作業(yè)狀態(tài)自檢監(jiān)控的實現(xiàn)方案

3.1 自檢電路工作模式

圖1 自檢流程圖

09-32型搗固車在完成作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換后，各裝置進入工作準(zhǔn)備狀態(tài)，計算機通過采集各監(jiān)測檢測點數(shù)據(jù)，與設(shè)定基準(zhǔn)值比較后，可以選擇各輸入量數(shù)據(jù)自檢、傳感器自檢、測量系統(tǒng)邏輯量自檢、壓力自檢等部分模塊自檢，也可以選擇綜合組合狀態(tài)自檢，對車輛作業(yè)性能進行安全評價，自檢功能模塊包括：設(shè)備底層驅(qū)動指令集、系統(tǒng)各部件自檢流程控制程序、自檢結(jié)果顯示處理程序等（見圖1）。

3.2 作業(yè)狀態(tài)自檢監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

通過CAN接口的各種模擬，數(shù)字I/O模塊是負(fù)責(zé)收集搗固車設(shè)備狀態(tài)和其他重要數(shù)據(jù)信息，傳送至控制模塊，完成作業(yè)數(shù)據(jù)分析、自檢。當(dāng)搗固車自檢循環(huán)完成，對各個測量點狀態(tài)完成一次檢查，在車載電腦上顯示出，方便作業(yè)人員及時判斷和處理，同時控制模塊給搗固作業(yè)系統(tǒng)發(fā)出控制信號和報警信號，防止異常操作，建立如圖2線路數(shù)據(jù)監(jiān)控結(jié)構(gòu)框圖。

3.3 應(yīng)用實例

狀態(tài)自檢完成后，針對異常數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)還可以通過輸出控制信號進入作業(yè)電路與報警電路兩路信號實現(xiàn)對作業(yè)的自主控制，如圖3所示，仍以撥道電路為例。當(dāng)自檢發(fā)現(xiàn)撥道電路存在異常，計算機自動輸出控制信號Q1，撥道旁通閥電路接通，撥道停止工作。在控制撥道停止工作的同時，通過輸出撥道報警信號，觸發(fā)撥道報警電路，輸出系統(tǒng)語音報警，并實現(xiàn)線對整個撥道系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控。

4 論文總結(jié)和展望

（1）本文建立了作業(yè)系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)自檢系統(tǒng)，實現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)偏差主動干預(yù)，實現(xiàn)對09系列搗固車作業(yè)系統(tǒng)精確化控制進行探索。

（2）隨著鐵路工務(wù)維修體制改革，維修作業(yè)修程向規(guī)范化、精確化發(fā)展，搗固車作業(yè)過程中精確化作業(yè)能力要求進一步提高，本論文正是適應(yīng)這一變化針對性研究。

（3）在建立作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)測量、自檢的基礎(chǔ)上，09系列搗固車作業(yè)數(shù)據(jù)和各部件參數(shù)可以實現(xiàn)在線傳輸、分析，實現(xiàn)遠程后臺監(jiān)控，時時分析，完成對作業(yè)元器件狀態(tài)性能準(zhǔn)確判斷，達到配件全壽命管理，大型養(yǎng)路機械精確化維護也能隨之建立。

[1]李呈旺.集成電路自動測試設(shè)備系統(tǒng)自檢的設(shè)計.第一屆中國微電子計量與測試技術(shù)研討會2008.

[2]周德新,皮依標(biāo).機載信息系統(tǒng)維護自檢技術(shù)研究（M）.計算機測量與控制,2015（2）：358-361.