王 怡
(中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001)
摘要：本文基于转向架气密性试验台的使用现状，通过分析其内部测控、空气管路、软件系统的运行逻辑与设置，基于LCA优化了试验台的软件流程及硬件设计，提高了试验台的人机交互性能，实现了试验过程的防错防呆、信息追溯，为实现生产自动化、信息化奠定了基础。
关键词：转向架；气密性试验；空气管路；LCA
0 引言
现代机车及城轨车辆中，空气管路是转向架制动系统中的不可或缺的一部分。通过软管与车体的空气管路相连，空气管路为制动器、撒砂装置、轮缘润滑装置等提供压缩空气的通道。由于制动对行车安全非常重要，转向架组装完成后，需对转向架制动管路进行气密性试验。
现有转向架气密性试验台由测控系统、空气管路系统和软件系统三大部分组成。在试运行阶段发现，试验台的输出兼容性不强，试验管路个数无法根据项目进行调整，且无法单独进行不合格管路的复检，极大的增加了现场作业时间。试验台自身缺少对硬件环境、自泄漏量、数据存储等多方面的检测与防错，试验结果的准确性、数据追溯的可靠性都将受到影响，无法满足智能制造的需求。同时自动卷管器软管收纳受阻，存在磨损漏气风险。
针对上述不足，本文基于LCA（Low Cost Automation，低成本自动化）对试验台的软件、硬件提出相应的优化方案，最终实现了试验兼容、防错防呆、信息追溯等功能，提高了操作人员的使用体验，满足智能产线高柔性化生产的要求。
1 转向架空气管路气密性试验台分析
针对气密性试验台的不足和现场的改善需求，对试验台各模块进行如下分析。
1.1测控与空气管路系统
进行气密性试验时，电磁阀打开增压阀充气至试验初始压力后关闭，调压阀稳压后传感器检测初始气压值。试验过程中设备前端管路与后端管路分离，以保证前端管路不会影响到转向架空气管路的气密性。试验结束后，压力传感器检测电磁阀到转向架空气管路的压力值并反馈至工控机。由于现有5路管路相互独立，可利用试验台目前的硬件设计进行兼容性、复检、自泄漏量检验等项目改造。而自动卷管器作为输出端在前期设计时隐藏在试验台内部，由于空间受限，抽拉路线曲折导致收缩方向不一，需重新设计优化。
1.2软件系统
软件系统主要分为数据采集和相关试验的设计， 设计试验逻辑如框图1（a）所示，试验开始后，试验台依次对非蓄能管路、蓄能管路进行充气、稳压，稳压结束后记录初始气压，并自动触发保压计时器。保压结束后记录终止气压，并自动计算实际压降值，判断试验是否合格。试验过程中若泄漏量超标，立刻终止当前试验进程，同时红灯亮，蜂鸣器响，问题排除后重新开始试验。试验合格后，程序自动生成气密性试验报表。可以看出试验逻辑为串联试验，存在较大有优化空间。
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（b）优化后
图1 试验逻辑框图
2 基于LCA的转向架空气管路气密性试验台优化研究
2.1 LCA改善
LCA，即：低成本自动化，多利用机械、气动、电子等结构简单、价格低廉、使用效果佳的技术手段实现装置或系统的自动化。通过LCA设计优化人机交互体验，彻底避免前期出现的“人适应设备”，做到“设备服务于人”。
通过软件与测控系统的配合，利用程序控制语句实现试验界面的“智能化”，提高操作人员的用户体验，主要体现在：（一） 登陆自检测：“登陆”按钮触发后，程序自动判断试验台的供风、PLC连接等外围条件是否满足试验要求，若满足则进入主界面，否则弹出提示框以方便操作人员自查问题；（二）参数自获取：通过扫描转向架唯一的标识码，迅速获取关键的质量信息，减少手工操作流程（映射方式如图2所示）。该项交互可有效与智能制造的信息系统对接，简化操作员作业流程。（三）数据自查重：增加“智能”提醒，即：“开始”按钮被触发时，程序内部即时检验关键质量信息的缺失状况，以及被试管路个数的选择是否符合默认设置，实现“非全不开”。若关键质量信息缺失，则光标自动跳转至该信息位置，提醒操作员及时完善信息。
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图2 关键信息的映射获取
2.2 试验流程优化
针对单个试验不合格的问题，重新规划试验流程，升级试验程序，如图1（b）所示。在原有流程的基础上，加入Jidoka的思想，即：前工序（非蓄能试验）未合格时，不流向下工序（蓄能试验）。非蓄能试验合格后，试验数据暂存至缓存区内，待蓄能试验合格后，在报表中合并数据。任一试验不合格，都可反复重新开始试验，并且已完成的试验结果不受影响。
针对试验管路个数无法自主设置的问题，软件在“参数设置”界面开放选择权限，即：试验种类和试验的管路个数都可自由选择。鉴于此，试验台单路输出风管的自泄漏量检验也可通过该设置完成。
2.3 输出装置优化
考虑试验台的内部尺寸不允许卷管器直接改变朝向，设计外挂工装将卷管器置于设备的旁侧，如图3所示。新增工装采用孔固定，方便取挂与后期维护。为防止卷管器故障影响生产进度，在主管路进气口处添加汇流板。正常工作时备用接口用堵头堵住，压缩空气从主管路进气口进入，流向卷管器进气口；当卷管器出现故障时，用堵头堵住对应的故障卷管器进气口，此时备用气管可直接接到备用接口处进行试验。汇流板的设计增加了试验台的应急情况适应能力。
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图3 外挂工装
3 总结
转向架气密性试验台优化后基本解决了试运行阶段的不足，现已使用一年有余。正常条件下，单个转向架试验总时长不超过30分钟，效率得到了极大的提高，操作者的劳动强度也得到了降低，实现了试验过程的防错防呆与信息追溯， 为数字化产线建设提供了一定的借鉴意义。
参考文献
[1]徐凯年. 动车组空气制动试验台的设计与开发[D].兰州交通大学,2017.
[2]倪平涛,陈钦成. 一种新型高效转向架制动试验机的研制[J].轨道交通装备与技术,2016(01):14-15.