高铁动车组一级修智能化综合检测系统实施方案探讨--中国期刊网

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高铁动车组一级修智能化综合检测系统实施方案探讨

发表时间：2020/9/29 来源：《基层建设》2020年第17期作者：刘铁征

[导读] 摘要：高铁动车组是铁路旅客运输的高速运载工具，我国动车组运营速度最高、运营里程最长、配属动车组最多，动车组安全是高铁安全高效运营的关键，高铁动车组一级修对动车组运行安全具有重要的保障意义。

        中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市 063000
        摘要：高铁动车组是铁路旅客运输的高速运载工具，我国动车组运营速度最高、运营里程最长、配属动车组最多，动车组安全是高铁安全高效运营的关键，高铁动车组一级修对动车组运行安全具有重要的保障意义。鉴于此，文章重点就高铁动车组一级修智能化综合检测系统实施方案进行研究分析，以供参考和借鉴。
        关键词：高铁动车；一级修；综合检测系统；实施方案
        引言
        目前动车组单程运行里程超过2000km，同时跨普速和高速线路的长交路运营情况非常普遍，以北京西-南宁交路为例，单程里程达到2529km，跨北京、郑州、武汉、广铁、南宁５个铁路局，其中北京西-衡阳段为无砟轨道线路，衡阳-柳州段为有砟轨道线路。动车组长交路、跨线运行对整车牵引、制动性能以及结构、承载件的冲击、疲劳作用显著，动车组可靠性和安全性面临巨大考验。
        1高铁动车组检修现状
        1.1修程修制
        基于动车组技术特点和维修需求，以现代维修理论为指导，按照计划预防修为主的原则，制定了动车组一至五级修程，其中一、二级属于运用维修，以维护保养为主，主要在动车所完成；三、四、五级属于高级维修，以恢复基本性能为主，主要在动车段完成，详细如下：一级检修，例行检查。为提高动车组利用率，一级检修一般在动车组夜间库停期间进行，主要以检查为主，包括制动、走行、受电弓在内的全面检查，厕所排污、清扫保洁等；二级检修，专项检修。二级检修是一个维修工作包的概念，其中包含了许多维修工作项目，每个工作项目的检修周期、内容各不相同，主要内容包括空心车轴探伤、踏面修形、齿轮箱换油、轴承润滑、重要系统和部件的功能测试等；三级检修，转向架分解检修。三级检修主要是转向架分解检修，对制动、牵引、空调等系统进行状态检查和功能测试；四级检修，系统分解检修。四级检修主要针对动车组各系统的分解检修，主要包括转向架、制动系统的分解检修，电机、电器的性能测试及更换，车内设施的检修等；五级检修，整车全面分解检修。五级检修是对整车全面分解检修，较大范围地更新零部件，根据需要对动车组进行现代化升级和改造，包括动车组分解、清洗、检查、修复、更换、车体重新油漆等。
        1.2一级修任务
        一级修主要完成动车组易损易耗部件的更换、调整和补充，通过人工目视和车载故障诊断系统对动车组技术状态和部分技术性能进行例行检查检测，处理临时发生的故障。一级修是对运用动车组的车顶、车下、车体两侧、车内和司机室等部位实施快速例行检查、试验和故障处理的检修作业；要求转向架、轮对和受电弓等关键部件检查优先安排在第一级检修中进行。
        2高铁动车组一级修智能化综合检测系统实施方案
        2.1建设方案
        目前新建动车所在入库时先通过轮对动态检测系统和受电弓动态检测系统进行车轮外形尺寸，轮辋、轮辐探伤受电弓滑板磨耗、接触压力的检测，在此基础上增建车顶图像动态检测系统、走行部图像动态检测系统、车轮踏面缺陷图像监测系统、红外线轴温探测系统、一级修检测棚数据专家诊断系统，即可升级形成统一的动车组一级修综合检测棚检测系统，同时增配便携式轮对外形尺寸检测系统、便携式相控阵轮辋探伤仪、便携式受电弓升弓压力检测系统进行复核作业。
        2.2技术方案
        2.2.1公共模块
        系统各检测单元均在公共模块进行车号、列车到发、测速等大系统集中控制，公共模块由公共主控箱、传感器组构成，统一为各检测模块提供必须的检测开始和结束信号、实时计轴和计辆信息、实时过车速度信息、车号和端位信息等，适用于各型动车组。公共模块功能包括检测大系统入库和出库信号、计轴计辆、端位识别、车号识别、设备配电管理、现场控制、远程控制及数据管理等。公共模块设备位于现场检测区域，检测区域两端有对射式光电传感器，当动车组进出库时，车体会挡断传感器信号，通过传感器的信号时序可得到动车组正向进入、离去及倒车信息，系统通过一对磁钢传感器实现对通过动车组的速度检测。为了保证动车组车号能够被准确识别和记录，动车组入库端位识别正确，要求动车组安装车号识别标签，对车号自动识别。

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为了防止动车组无线电子标签失效，系统还在检测区域安装了图像车号识别系统，实时采集列车侧部高清图像，并通过图像分析与自动识别技术实现对列车车号的快速自动识别，与电子标签地面读出装置一起保证了车号识别的可靠性。
        2.2.2轮对检测单元
        轮对检测单元包括车轮外形几何尺寸、踏面缺陷、车轮探伤检测单元，每个单元均由3部分组成，即现场基本检测单元、现场设备间、远程设备间。各模块单元共用现场设备间、远程设备间，但采用独立的控制系统，尺寸检测单元主要负责采集车轮外形尺寸的原始信息，包括尺寸线光源、图像传感器、图像采集触发单元及车辆计辆单元等。尺寸检测单元设备间主要完成对现场基本检测单元采集原始信息的运算处理并把数据结果传输至轮对故障检测系统（大系统），包括尺寸检测控制主机、系统主控箱及尺寸检测电气控制箱等。
        2.2.3车顶关键部件检测单元
        车顶关键设备检测主要包括受电弓动态检测和车顶设备动态检测，受电弓动态检测单元由受电弓磨耗基本检测单元、压力基本检测单元、现场控制中心、远程控制中心组成，车顶设备检测单元包括检测相机、测速传感器和计辆传感器，其中检测相机分别从车顶中部、车顶左/右侧进行多角度全景图像获取。
        2.2.4红外线轴温探测单元
        红外线轴温探测单元由轨边设备、室内设备、电缆等构成，轨边设备包括轴温光子探头、车底部件光子探头及车轮传感器等设备，能够探测动车组轴箱温度及车轮、电机、齿轮箱、刹车盘等部件温度。室内设备包括轨边设备控制箱及数据采集分析设备，能够采集光子探头的输出信号及其他传感器信号，结合车型对输出波形进行智能识别和处理，计算部件温度，识别高温故障部件，进行热故障智能判断。
        2.2.5便携式复核系统
        （1）便携式轮对尺寸检测系统。
        由手持传感器、标定单元、数据线、平板电脑、数据综合分析软件等组成，测量过程中系统投射出多条激光光源到测量点，随着手持传感器的移动，系统不断采集数据进行实时拼接计算，最终实现完整的外形曲线测量。
        （2）便携式相控阵探伤仪
        主要由相控阵轮辋探伤仪、相控阵超声波探头、双晶直探头、试块CS-2、试块RB-3、轮辋轴向试块、轮辋径向试块、移动式专用检测平台组成。相控阵轮辋探伤仪使用5 MHz的相控阵探头实现从36°到75°的声束扫描，仪器具备常规A扫查和相控阵扇扫查2种模式，切换简捷。
        （3）便携式受电弓升弓压力复核装置
        该装置设计简单、使用方便，主要由3部分构成：电子拉力计，为该装置的核心，测量受电弓的升弓压力；上连接件，为连接接触网和复核装置部件；下连接件，为连接受电弓和复核装置部件。
        2.2.6一级修数据专家诊断平台
        动车组关键部件专家诊断平台基于现有动车组领域安全检测设备联网，运用先进的计算机技术、网络技术、信息化技术，通过整合动车组关键部件检修数据，实现动车组关键部件在整备、运用检修等阶段的检测数据专家诊断、检测流程信息化管理、检测设备智能化管理，通过各种信息交互，提高信息资源共享，便于快速决策、分析及管理，充分保障动车组安全。动车组关键部件专家诊断平台基于路网，由动车组一级修检测设备数据采集转换软件系统、专家诊断软件、数据同步软件、数据库、运算服务器、分析终端等组成。
        结束语
        综上所述，动车组一级修智能化综合检测系统的成功应用，将为用户在人工成本、时间成本、风险成本、管理成本、培训成本等控制上起到积极的推动作用。
        参考文献：
        [1]杨勇.成都东动车所动车组一级检修优化研究[D].中国铁道科学研究院,2019.
        [2]黄全.高速铁路动车组运用检修计划一体化编制方法研究与系统开发[D].北京交通大学,2015.