09系列搗固車(chē)實(shí)施作業(yè)狀態(tài)自檢的研究

崔北祥　中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海大機(jī)運(yùn)用檢修段

1 研究背景

09系列搗固車(chē)是鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械施工的主力車(chē)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(duì)09系列搗固車(chē)作業(yè)過(guò)程控制提出了更高要求。

目前09系列搗固車(chē)在鐵路線路維修應(yīng)用中，作業(yè)前車(chē)輛自身的檢測(cè)與作業(yè)系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)依靠人工經(jīng)驗(yàn)或檢查確認(rèn)，無(wú)法實(shí)時(shí)反饋和自動(dòng)監(jiān)控，且因作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，人工進(jìn)入兩線間查看系統(tǒng)狀態(tài)會(huì)帶來(lái)勞動(dòng)安全風(fēng)險(xiǎn)，客觀需要從技術(shù)上解決車(chē)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(chǎng)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，提出對(duì)作業(yè)系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)施自檢，通過(guò)設(shè)定作業(yè)前、作業(yè)中整車(chē)作業(yè)性能主動(dòng)評(píng)估環(huán)節(jié)，從功能上提升搗固車(chē)作業(yè)技術(shù)保障能力。

下面就09-32型搗固車(chē)作業(yè)對(duì)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(jìn)行分析,通過(guò)數(shù)據(jù)自檢來(lái)實(shí)現(xiàn)搗固車(chē)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(chē)數(shù)據(jù)自檢控制的設(shè)想

本文通過(guò)對(duì)09-32型搗固車(chē)作業(yè)技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)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。基于這一想法，借助計(jì)算機(jī)控制技術(shù)建立搗固車(chē)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(guò)設(shè)備自檢功能實(shí)現(xiàn)本車(chē)性能判斷，達(dá)到自主識(shí)別、控制異常狀態(tài)量，消除潛在安全風(fēng)險(xiǎn)目的，這也是風(fēng)險(xiǎn)思維在大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備狀態(tài)管控上的運(yùn)用。計(jì)算機(jī)自檢功能在導(dǎo)入各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理分析 ，通過(guò)計(jì)算處理能夠判斷、決策，對(duì)設(shè)備作業(yè)過(guò)程提前介入，消除可能帶來(lái)危害。另外搭建09-32型搗固車(chē)作業(yè)數(shù)據(jù)自檢系統(tǒng)可以在現(xiàn)有車(chē)載ALC軌道作業(yè)系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行功能拓展，采集車(chē)輛過(guò)程數(shù)據(jù)，增加數(shù)據(jù)處理分析過(guò)程，就能實(shí)現(xiàn)本文提出的控制目標(biāo)，或者在現(xiàn)有的搗固車(chē)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化升級(jí)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(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行一次綜合自動(dòng)診斷，自檢系統(tǒng)逐項(xiàng)語(yǔ)音匯報(bào)檢查結(jié)果，當(dāng)語(yǔ)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(chē)選擇性的進(jìn)行電氣、液壓自檢診斷，輸出顯示故障項(xiàng)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(guò)程中實(shí)時(shí)判斷作業(yè)輸出數(shù)據(jù)偏差情況，來(lái)判斷控制是否需要報(bào)警和切斷的操作。

3 實(shí)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(diǎn)自檢，作業(yè)過(guò)程自檢，以及作業(yè)功能的專項(xiàng)自檢，這些自檢過(guò)程通過(guò)搗固車(chē)作業(yè)相關(guān)人員在不同作業(yè)階段主動(dòng)選擇作業(yè)數(shù)據(jù)，如表1所示，完成搗固車(chē)作業(yè)能力的評(píng)價(jià)，計(jì)算機(jī)輸出評(píng)價(jià)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(diǎn)自檢

本文所述零點(diǎn)是指作業(yè)起點(diǎn)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(diǎn)為例（圓曲線時(shí)，輸入曲線參數(shù)后自動(dòng)產(chǎn)生圓曲線參數(shù)位置基準(zhǔn)值），作業(yè)起點(diǎn)按照搗固車(chē)作業(yè)要求必須進(jìn)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(diǎn)各手動(dòng)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(diǎn)1%，作業(yè)自檢系統(tǒng)開(kāi)始作業(yè)時(shí)，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(guò)將作業(yè)量與系統(tǒng)基準(zhǔn)值進(jìn)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(guò)程自檢和作業(yè)功能專項(xiàng)自檢

作業(yè)過(guò)程自檢和作業(yè)功能專項(xiàng)自檢是在零點(diǎn)自檢基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)監(jiān)控的延伸，作業(yè)過(guò)程中狀態(tài)自檢重點(diǎn)監(jiān)控前后兩次偏差量，主要運(yùn)用是在作業(yè)出現(xiàn)異常時(shí)，提供預(yù)警；專項(xiàng)自檢可以給操作人員提供不同作業(yè)量專項(xiàng)檢查，輔助判斷，通過(guò)直觀簡(jiǎn)單的操作就能初步對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行檢查，操作人員不需要專業(yè)知識(shí)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(guò)自檢，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)輸出控制指令和報(bào)警語(yǔ)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(guò)基準(zhǔn)值Xa），利用這些動(dòng)態(tài)的輸入信號(hào)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)撥道作業(yè)額動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制，當(dāng)前撥道量設(shè)為系統(tǒng)初始值，待下一個(gè)撥道量進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)與其進(jìn)行對(duì)比，我們可以對(duì)系統(tǒng)設(shè)定，ΔYa超出基本偏差量大于Xa=3mm系統(tǒng)就會(huì)語(yǔ)音提示，輸出控制指令，停止作業(yè)。這樣通過(guò)自檢完成作業(yè)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)撥道系統(tǒng)的自動(dòng)控制與報(bào)警提示，從而避免由于搗固車(chē)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(shí)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(chē)在完成作業(yè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換后，各裝置進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)，計(jì)算機(jī)通過(guò)采集各監(jiān)測(cè)檢測(cè)點(diǎn)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(cè)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(duì)車(chē)輛作業(yè)性能進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，自檢功能模塊包括：設(shè)備底層驅(qū)動(dòng)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(jiàn)圖1）。

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

通過(guò)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(chē)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(chē)自檢循環(huán)完成，對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)狀態(tài)完成一次檢查，在車(chē)載電腦上顯示出，方便作業(yè)人員及時(shí)判斷和處理，同時(shí)控制模塊給搗固作業(yè)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)和報(bào)警信號(hào)，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(shí)例

狀態(tài)自檢完成后，針對(duì)異常數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)還可以通過(guò)輸出控制信號(hào)進(jìn)入作業(yè)電路與報(bào)警電路兩路信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出控制信號(hào)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(shí)，通過(guò)輸出撥道報(bào)警信號(hào)，觸發(fā)撥道報(bào)警電路，輸出系統(tǒng)語(yǔ)音報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)線對(duì)整個(gè)撥道系統(tǒng)的動(dòng)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(shí)現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)偏差主動(dòng)干預(yù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)09系列搗固車(chē)作業(yè)系統(tǒng)精確化控制進(jìn)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(chē)作業(yè)過(guò)程中精確化作業(yè)能力要求進(jìn)一步提高，本論文正是適應(yīng)這一變化針對(duì)性研究。

（3）在建立作業(yè)狀態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)量、自檢的基礎(chǔ)上，09系列搗固車(chē)作業(yè)數(shù)據(jù)和各部件參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)在線傳輸、分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控，時(shí)時(shí)分析，完成對(duì)作業(yè)元器件狀態(tài)性能準(zhǔn)確判斷，達(dá)到配件全壽命管理，大型養(yǎng)路機(jī)械精確化維護(hù)也能隨之建立。

[1]李呈旺.集成電路自動(dòng)測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)自檢的設(shè)計(jì).第一屆中國(guó)微電子計(jì)量與測(cè)試技術(shù)研討會(huì)2008.

[2]周德新,皮依標(biāo).機(jī)載信息系統(tǒng)維護(hù)自檢技術(shù)研究（M）.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2015（2）：358-361.