鐵路客車制動閥信息化檢修系統的研制

曹曉明,吳澤霖,劉海艷

(中車青島四方車輛研究所有限公司 智能裝備事業部,山東 青島 266031)

制動閥作為鐵路客車制動系統中的核心部件,其檢修具有潔凈、高效和可靠等要求,體現著客車檢修水平的高低,每個車輛段都十分重視。目前,檢修工藝和手段相對落后,檢修過程和質量控制不夠精細,檢修履歷不全,信息追溯困難,現場與上層管理脫節,缺少可視化引導、精細化規范、電子化記錄和網絡化管理,信息化程度較低。

鐵路客車制動閥信息化檢修系統應融合RFID 識別、條碼識別、人員識別、設備物聯、智能扭矩、可視化和軟件等技術,實現制動閥的分解、檢修、組裝和試驗等檢修過程的信息化管控,對關鍵工序進行精確控制,過程數據實時記錄,實現檢修過程“人、機、料、法、環、測”各要素的科學管理和有效銜接,形成檢修電子履歷,實現檢修生產和管理的信息化[1]。

1 系統介紹

客車制動閥檢修系統按照業務邏輯分為分解區、清洗區、研磨區、組裝區和試驗區五部分(圖1)。制動閥置于托盤內在產線上依次流轉。

圖1 客車制動閥檢修系統分區

(1) 分解區進行制動閥分解作業,配備分解工作臺、讀卡器和手持終端等。員工開工打卡,記錄開工信息,通過手持終端對制動閥進行登記認證,將閥號和托盤號關聯。

(2) 清洗區進行制動閥清洗作業,清洗設備為全自動超聲波清洗機,制動閥借助托盤依次從清洗機的入口處進入清洗機,進行鼓泡、粗洗、精洗、漂洗和烘干作業。

(3) 研磨區進行制動閥的滑閥和滑閥座的研磨作業。研磨后,采用通路吹掃設備對閥內部通路進行吹掃,有效清洗和吹掃殘留在孔路暗道內的積液、雜物和粉末等,提高制動閥的檢修工藝水平和質量。

(4) 進入組裝區前,通過固定工位安裝的工業相機對制動閥進行拍照和記錄[2]。組裝過程中,工位觸控一體機實時顯示組裝工藝、圖片或視頻以指導組裝作業。

(5) 組裝質檢完畢,制動閥流轉至試驗區。試驗設備通過智能網關接入信息化系統,試驗完畢,試驗數據和結果自動上傳系統進行存儲和展示。

2 信息化建設

2.1 RFID識別

在傳輸流水線上進行電子標簽建設,對托盤進行唯一編碼[3]。托盤側面和底面各設置電子標簽一枚(圖2),側面可以方便手持終端進行手動掃碼,底面標簽通過RFID 讀寫器自動進行信息讀取。

圖2 RFID標簽安裝位置

2.2 人員識別

系統能夠對檢修人員進行識別、記錄和分析。工作臺、試驗臺和工位機等能夠識別員工卡,對作業人員、登錄時間和作業時間等信息進行記錄、分析和展現(圖3)。

圖3 現場人員識別方式

2.3 智能扭矩

智能組裝工作臺配備有線和無線兩種智能扭矩扳手(圖4)。系統能夠通過使用套筒選擇器切換緊固程序,下達不同的扭矩參數,扭矩結果會自動回傳系統進行記錄,實現有效防錯和追溯。

圖4 智能扭矩扳手

2.4 設備物聯

通過智能網關將現場設備接入系統,實現編號和參數自動下傳、數據和結果自動上傳和記錄等功能,能夠實現試驗人員、試驗狀態等的統計、分析和展示。

2.5 條碼識別

對彈簧物料盒進行條碼建設,具體方式見圖5。彈簧試驗時,通過掃碼槍掃描對應的物料盒,試驗數據信息自動關聯條碼。檢修組裝時,掃描對應的條碼,制動閥和彈簧數據信息自動關聯。

圖5 掃碼槍及帶條碼彈簧物料盒

2.6 可視化建設

檢修線設置展示大屏,能夠展現檢修生產狀態,如任務量、完成率、工位生產和試驗數據等,還可以展示生產工藝文件和視頻[4]。

2.7 檢修履歷建設

通過信息化建設,能夠生成制動閥檢修電子履歷,包括各工序操作人員、檢修時間、完成情況、具體的過程數據、扭矩記錄和照片等。

3 軟件建設

系統軟件基于C/S+B/S構建管理平臺[5],工位端采用C/S架構,管理部分采用B/S架構,滿足性能、維護以及使用的便利性。系統采用三層業務架構,分為業務平臺層、產線管理層和控制層(圖6)。平臺層主要負責基礎信息、基礎數據、業務管理的維護等功能;產線管理層獲取上層基礎數據和配置信息,下發控制層和上傳數據給平臺層;控制層負責對接工位設備,如讀卡器、掃碼槍、PLC 等基礎硬件,實現底層基礎數據的采集和具體的檢修業務。三層業務架構明確,責任清楚,具備極高的可用性和穩定性。

圖6 系統軟件架構

系統采用的數據庫服務環境為mysql 8.0;管理后臺采用asp.net開發框架,開發工具為Vs2017。圖7為系統軟件界面。

圖7 系統軟件界面

工位機端軟件采用wpf運行環境,開發工具為Vs2017。圖8為工位機前端界面。

圖8 工位機前端界面

系統展示前端采用vue開發框架,開發工具為vscode。圖9為系統展示前端界面。

圖9 系統展示前端界面

手持終端采用html 5 混合開發,開發工具為vscode和android studio。圖10為手持終端界面。

圖10 手持終端界面

4 結束語

鐵路客車制動閥信息化檢修系統結合車輛段實際檢修工藝,優化系統布局,對檢修過程進行了信息化軟硬件建設,實現了檢修過程的作業管控、可視引導和電子記錄,形成檢修電子履歷,實現了檢修過程透明化、信息化和全檢修數據的可追溯,提高了檢修效率和檢修質量。