基于機務智能終端的機車狀態檢修技術方法研究

閆冬 王宏 阮寶旺

1. 北京局集團公司調度所 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

機車作為鐵路運輸的首要設備，直接影響著鐵路運輸生產的效率和質量。隨著鐵路運輸的快速發展，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，機車檢修作業采用的是工作人員以自己的經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量信息和履歷變更沒有信息交互，沒能實現機車質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、檢修內容和范圍，以機車的行駛距離作為重要的參考依據。機車檢修制度主要分為計劃修、狀態修和故障修三個環節。維修人員根據機車設備的維護信息和實時狀態，制定合理的維修模式。維修人員進行機車狀態檢查如圖1所示。

圖1 維修人員進行機車狀態檢查

機車狀態檢查后，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

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

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

2 研究內容

2.1 研究方案標準

針對現場情況，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，根據內建標準自動評判設備狀態性能，配備專家分析系統。配備以太網、藍牙、移動存儲接口，方便實現數據信息化管理。被檢測設備的歷史數據上傳至服務器，建立設備狀態隨時間變化趨勢報表，進行趨勢跟蹤，綜合分析，實現預知維修。

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

為了適應現場環境需要，便攜式終端應具備以下功能：

對講機DMR數字模塊：可拆卸，可通過磁吸鏈接終端設備實現數字對講功能。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

機車狀態檢修方案不是將目前國內便攜式檢測設備的簡單羅列，而是根據機車的功能、特點及運用條件，對機車的重要部件、易發生故障部件及影響機車安全性能的機械、電氣性能狀態進行綜合檢測。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象。④交、直流電機、變壓器、繞組、線圈、電容檢測。⑤機車關鍵部件檢測。⑥常規參數測量。⑦設備性能的趨勢狀態分析。

3 技術路線

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

圖4 機務終端技術路線圖

4 實施應用

現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

該設備在鐵路行業已有定型產品，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系，并增加數據轉儲功能[2]。

4.2 受電弓性能測試儀

受電弓為機車關鍵部件，其運行條件惡劣，故障率較高，其性能直接關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，以實現相對法測試靜態接觸壓力的功能。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系以及觸點接觸性能狀態的檢測，調速電位器性能檢測，邏輯觸點狀態采用屏幕圖形顯示；同時顯示邏輯觸點的接觸電阻，并自動判斷是否超差。

4.4 蓄電池狀態測試儀

該設備用于機車鉛酸蓄電池狀態檢測，掌握電池的狀態，避免出現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電壓、內阻參數作為電池狀態數據輸入計算機，用于網絡數據上傳或轉儲；對于潛在失效電池給出重點警示，提醒檢測人員重點關注，同時根據試件編號可將被測試設備的狀態趨勢數據導入測試儀，進行現場趨勢分析[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、耐壓時間在規定范圍內任意設定，當被測設備漏電流超過預置值時，發出聲光報警。

4.7 設備管理分析軟件

根據狀態修方案選用計算機服務器，編制軟件，實現機車設備檢修檔案的信息化，完成段內以至跨段、跨局信息共享。通過設備管理分析軟件能夠將機車部件發展趨勢檔案和信息檔案數據進行綜合分析，更為準確地診斷和預知維修。

以上測試均達到檢測結果的網絡共享、轉儲，實現數據信息化管理，被檢測設備的歷史數據形成數據庫，上傳至計算機服務器，建立設備狀態隨時間變化趨勢報表，進行趨勢跟蹤，通過綜合分析，實現預知維修。

5 結束語

綜上所述，機車狀態修不僅能夠有效解決機車內部存在的問題隱患，還能延長機車的使用壽命，還能對部件進行質量管理。機務智能終端能夠達到信息交互，網絡共享、轉儲，實現數據信息化管理，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量。