摘要：铁路被公认为是国民经济的大动脉，是一个国家工业化水平和基础设施建设水平的重要衡量指标之一，而铁路货运则是经济社会发展的重要推助器。随着国民经济发展需求不断增长和科学技术的不断进步，铁路货运车辆运输速度和载重量也相应的不断提升，其带来的安全隐患也必将随之加大。在铁路货车运行过程中，其荷载全部由轮对承载，因此，有效的检测排查轮对踏面擦伤是保障货车安全运行的必要条件之一。
关键词：铁路货车；轮轴；智能存取；选配方案
引言
铁路货车段修时，轮轴是主要的互换零部件，其装车时需进行轮轴型号、轮径大小、轮缘厚度、轴承质量保证期等参数的选配，选配结果将影响车辆落成时车钩的高度（简称钩高）和旁承间隙大小。针对货车段修落成时大量切割旁承螺栓的情况，提出了轮轴优化选配解决方案，并建立了轮轴智能存取库，解决了车辆落成后大量切割上旁承螺栓的问题，提高了工作效率。
1现状调查及分析
货车段修架车前，需测量并记录原钩高、轮径及下心盘垫板厚度，轮轴选配好后再根据选配轮径的大小手工计算需加装下心盘垫板的厚度，以保证车辆落成后的钩高。货车段修时原钩高范围一般为850-890ｍｍ，对于段修落成钩高低于880±10ｍｍ的车辆，主要通过现车钩缓装置加装垫板、增大轮径、加装下心盘垫板进行调整。通过分析，影响旁承间隙的主要因素是加装下心盘垫板的厚度变化，如下心盘垫板厚度发生较大变化时，下心盘上平面与弹性旁承组成上平面之间的距离就会发生较大变化，从而导致车辆落成后即使调整下旁承垫板的厚度，也可能无法将旁承间隙调整到工艺要求的范围内。
2解决方案
2.1轮轴智能存取平面库的布置
既有轮轴选配区设有7条股道，存轮量约210对，分别从3条进轮股道通过轮轴横向输送机输送至7条股道。现将轮轴选配区改造成3个机械手独立运行的3个区，共设264个存轮库位，轮轴通过轮轴横向输送机输送进入5个轮轴入口等待，再分别由3个机械手吊运入库。在轮轴出口端分别设置段修车出轮线、厂修车出轮线和临修出轮口，厂修车出轮线采用牵引方式推送轮轴，段修车出轮线采用轮轴穿梭车在3个存轮区来回穿梭接送轮轴，并按轴位顺序摆放。在转向架落成前缓存10对轮轴，临修出轮口可存放3对，由叉车直接转运至站修作业场。
2.2车轮转动匀速驱动装置
车轮转动匀速驱动装置是整个系统中必不可少的一部分，它主要是用来驱动车轮低速、匀速转动，进而可以均匀采集车轮踏面的数据样本，为后续轮对踏面损伤检测提供有效的数据集合。轮对驱动系统位于车轮下方的车轮内侧，由驱动尼龙轮、横向气缸推杆、低速液压马达构成。其作用是为车轮提供转动扭力。动作时气缸伸长，将尼龙轮推向车轮内侧，保证驱动尼龙轮与轮缘内侧紧密接触，液压马达启动后通过尼龙轮驱动车轮转动。该装置的作用是转动车轮，调整轮轴端盖可以周期性匀速通过激光位移传感器的探测区域。对不同故障类型和故障部位的轴承进行不同载荷和转速的组合试验，发现单一转速无法有效激发全部故障样本的故障特征。当载荷为24.5kN、转速为250r/min和450r/min组。
2.3轮轴检测工况的功能介绍
轮轴检测工况的主要功能是在检测过程中为轮轴提供检测所需的转动驱动力、加载压力。实时获取其检测过程中的转动速度、转动角度、加载压力等指标。其主要功能有车轮的升降、车轮转动、轴承转动、转速的采集。（1）车轮升降。车轮在进入设备后，停止到落轮托轨上，当需要下降的时候，托轨下落使得轮轴随同下落。轴承落至轴承承载装置中。车轮下落至钢轨平面下方。车轮加载装置向下动作，加载尼龙轮下压至车轮轴身，产生的压力最大可达70kN。完成车轮检测状态的固定。（2）车轮转动。
车轮的转动功能是由车轮驱动装置完成的。在检测过程中，车轮驱动装置通过气缸推进压紧车轮，保持车轮驱动装置与轮对紧密接触。当系统需要车轮转动时，由动作控制单元控制液压泵站进行液压输出，液压马达通过尼龙轮驱动车轮转动。其转速可满足5～80rpm转速调整。车轮转动功能同时还可进行车轮角度调整。通过控制液压马达的启动与停止，车轮可以进行姿态调整，为小角度的圆周方向调整提供了可能。通过液压马达的点动控制方式，该系统可满足最小2°的角度调整。（3）轴承转动。轴承在落入轴承承载托架后，由动作控制单元控制液压泵站进行液压输出，轴承驱动机构中的液压马达输出动力，通过尼龙轮与轴承间的摩擦力驱动轴承进行圆周运动。轴承的转动速度可以达到600rpm。通过动作控制单元还可实现液压马达的变速控制，可以实现转速由80～600rpm的无级变速。（4）转速的采集。车轮与轴承的检测过程中，后期的检测诊断算法中转速是一个重要的计算指标。完整的转速连续线性信号是后期检测过程中的重要指标。本检测方案中，分别对车轮转速与轴承的转速进行了采集，可以形成高分辨率的速度连续线型信号数据，能够为后期检测算法提供有力的数据支撑。
2.4系统控制软件
系统控制软件主要是分为两个部分：一是同步控制采集部分，同步控制采集主要是对车轮外侧踏面曲线和车轮内侧踏面曲线的同步采集控制。二是算法部分。其中算法部分包含轮对尺寸计算和轮对踏面磨损算法。最终将得到轮对尺寸测量数据和踏面磨损区域信息以报文形式发送给远端上位机，以方便现场工作人员查看、分析和核对。此外，整个测量系统具有对数据进行存储、统计、历史数据查询功能、对检测数据提供报表、绘制历史曲线趋势图，并进行实时的显示、打印。
2.5轮轴出库
轮轴选配完成后，根据转向架落成顺序，将轮轴出库指令提交至机械手控制系统，机械手按顺序从轮轴库中取出轮轴，吊运至轮轴穿梭车（或厂修车出轮线，若临修换轮则指定到临修出轮口）。穿梭车在３个存轮区来回穿梭移动，并将轮轴输送至段修车出轮线升降装置处，升降装置将轮轴托举后，穿梭车后退，轮轴下落至轨道上，穿梭车在下一个循环时将轮轴从升降装置处顶推至段修车出轮线转向架落成处，至此完成轮轴的出库。
结语
我国铁路系统对货车车轮与滚动轴承（简称轮轴系统）的检修过程以定期检查制度为主。定期检修的周期是由大规模统计数据为依据设置的检修标准。该种检修方式是由于缺乏轮轴系统运行状态指标造成的。定期修对大量运行状态良好的部件进行检修，缩短了设备的使用周期，提高了部件的检修成本。状态修则是一种依据部件运行状态建立的检修制度，该种检修制度能够减少检修次数，延长设备的运行周期，从而降低铁路系统的运行成本。状态修的建立需要获取到部件的状态信息清晰、完备。如果能够对车轮与轴承的运行状态进行标准化采集，就能够为其状态修提供有利的数据基础。目前，在车辆段的检修过程中，轮轴检修仍然以人工手工盘转检测为主。检测过程高度依赖检修人员主观判断。这种检测方法无法保存检测数据，检修标准无法统一，这种检修方法无法适应状态修的检修方式。只有通过机械化的方式，对轮轴进行统一的工况设置，在同一标准下对轮轴系统进行数据采集，为轮轴系统的状态修提供了数据基础。
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