基于列車輪對在線監測系統的鏇床測量數據運用方法

舒偉明 薛平星 鄒至剛

摘 要：目前國內軌道交通的運維基礎裝備之一不落輪鏇床，作為列車輪對精密加工與測量主要用途。輪對尺寸在線監測系統作為列車輪對的動態檢測并與鏇床測量數據有著緊密關系。本文著重分析了輪對尺寸在線監測與鏇床數據的關聯性，并評估了不落輪鏇床測量輪對尺寸的不確定度和鏇床測量誤差。提出在線系統既溯源于鏇床測量數據又服務于鏇床數據不確定性的評估；不落輪鏇床的數據分析方法由自身歷史數據、不同加工時間的運用輪對在線檢測數據橫向比較、與人工尺檢測數據比對等多重甄別方法；對不落輪鏇床測量特征量頂點圓數據運用方法進行了介紹。

關鍵詞：不落輪鏇床；不確定度；頂點圓

中圖分類號：U279.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）18-0050-02

1 序言

由于城市軌道交通的發展需要，不落輪鏇床已經越來越多的擔當著軌道交通運營維修服務的重要角色。不落輪鏇床設置于車輛段內，可對落架的列車轉向架上的單個輪對或獨立的單個輪對鏇修加工，亦可在車輛不解編及轉向架不拆卸的情況下對輪對進行鏇修加工，同時具有測量輪對尺寸的功能。由于輪對踏面外形輪廓與軌道的不合理配合，影響列車的安全平穩運行及縮短輪對壽命周期，所以輪對的準確加工與測量是軌道交通運營維修服務的顯著重要任務。目前不落輪鏇床測量系統的校準方法主要是通過隨鏇床配置的單個標準輪對的測量實現。

2 不落輪鏇床數據運用問題及原因分析

2.1 不落輪鏇床的校準

目前不落輪鏇床測量系統的校準方法存在以下問題：

運用標準輪對校準鏇床的校準周期一般定為半年，校準周期內如果出現測量偏差會直接影響列車輪對的安全運用，會產生輪對的過或欠加工，最不利情況會影響上千個輪對。

標準輪對的校準方法與不落輪鏇床的“不落輪”加工實際模式不同，由于不落輪鏇床受到輪對、轉向架、車體等壓力作用，測量條件與校準條件不一樣，可能導致輪對尺寸測量不準確，該種隱含的誤差因素容易被忽略。作為鏇床自動測量的補充是人工測量，即用專門測量工具進行測量，人工測量耗時費力，難以保證測量精度與頻度。

2.2 數據識別

鏇床鏇修加工自動打印輸出數據主要有：輪對內側距、輪對直徑、輪緣厚度、輪緣高度、軸向竄動、徑向跳動，以及相關的車號、轉向架和軸位信息。工作人員認為鏇床加工數據不會有誤差，對輪對直徑測量數據是不落輪鏇床的難點且容易產生偏離認識不足。

2.3 不落輪鏇床的直徑測量

鏇床加工是左右輪同時進行并由設定加工參數自動控制，直徑測量范圍是760-840mm，測量左右輪對的一致性誤差小于0.2mm，絕對誤差小于0.5mm，相對誤差小于0.06%，而另兩個參量輪緣高度與輪緣厚度相對誤差規定僅1%左右，即直徑測量規定要求高很多。

輪對的轉動由壓緊輪對的驅動輪負責，測量由帶有編碼盤的測量小輪完成。

每次測量的啟停由輪對背面熒光標記計數，平均每次測量輪對轉動6圈，統計測量輪的總圈數加編碼讀數換算為被測輪對直徑。測量過程中測量輪與加工輪靠標準的設定壓力結合。

由于不落輪的列車大載荷可能產生基礎沉降導致加工測量部件之間的應力、變形；測量輪的磨損；測量輪與加工輪之間的滑動等均可能產生直徑測量誤差大于規定，這也是輪對直徑較其它參數難測準的原因。

綜上，如何有效地評估不落輪鏇床測量輪對尺寸的不確定度和及時校準成為迫切的工程應用要求。針對以上現有技術存在的問題，亟需一種基于輪對在線測量系統與鏇修系統的數據關聯性評價方法，即建立“在線系統”與“鏇修系統”統計數據的特征量關聯性分析，得出鏇修數據的可靠性評價與運用方法。本論文方法源于廣州市奧特創通測控技術有限公司《基于列車輪對在線系統的鏇床數據運用方法》發明專利申請號：201610339569.X，本論文著重在數據的溯源應用方面論述。

2.4 鏇床誤差發現過程

2.4.1 人工檢測

對實際運用的某地地鐵A線1112#車的輪對直徑、輪緣高度、輪緣厚度進行人工測量，并溯源對比（表1）。

2.4.2 歷史數據

查找鏇床歷史數據得到結果（表2）。

某地鐵列車輪對鏇床誤差與在線測量大數據統計（2016.2.15），數據選取：2016.2.15時間段共34列車的正反向運行每列共48條數據（表3）。

（1）鏇床調整是對鏇床測量輪徑傳感器校正。

（2）正反向運行時該線路設計了列車掉頭位，經過在線檢測區時具有兩種編排順序。

（3）正向鏇修時指列車的奇數編號先進入鏇修位置，反向則時偶數車先進入。

（4）在線檢測裝置利用列車相同輪在較短時間段經過左右檢測傳感器進行一致性絕對校準。

（5）在線檢測裝置大數據自校準精度達0.1mm并驗證了8月計算發現的鏇床輪徑測量誤差。

3 新車比較

查找新車即大圓未被加工的車進行比對（表4）。

4 數據分析

如表1說明，人工測量的隨機誤差已經慎重考慮并盡可能地縮小；在線系統溯源于鏇床數據此后又在剛鏇修1122#車作了數據驗證；鏇床3-5月歷史數據中特征大圓與9月人工測量數據高度地吻合；如表2所示，輪徑由于磨耗變小而輪對大圓特征不隨時間而變化；新車的出廠輪徑經驗值通常是正公差。

5 結語

通過在線系統溯源人工與溯源鏇床的比對，鏇床的歷史數據比對，證明了不落輪鏇床的測量直徑誤差，該種誤差雖然不屬于嚴重影響列車運行的情況（例如左右大小輪），不會因此造成振動大，發現后糾正過程很長且需要過度鏇修來恢復所有左右輪對的一致性，但該種鏇床評估方法已經在另一案例中發現了大小輪的情況，其高效性和及時性不容置疑。在線系統溯源人工尺的評估方法與鏇床歷史數據結合，并充分利用鏇修周期約12-18個月不同時間均存在鏇修加工的維修特點，能有效地評估鏇床的測量直徑誤差，其中重要是采用輪對特征大圓鏇修周期不變性的先進方法，該方法會被廣泛應用于不落輪鏇床數據的先進管理。