仰永華

（南寧鐵路局　車輛處，工程師，廣西　南寧，530029）

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TADS室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備的應(yīng)用

仰永華

（南寧鐵路局車輛處，工程師，廣西南寧，530029）

摘要：闡述室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備原理及工作流程，TADS室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備的組成、應(yīng)用及操作方法，論述它在滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（TADS）的檢測(cè)，室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備在TADS系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)揮的作用與重要性。

關(guān)鍵詞：TADS；動(dòng)態(tài)；模擬；遙控；聲源

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.03.020

目前，中國鐵路運(yùn)營里程近10萬km。隨著鐵路大提速的推進(jìn)，列車速度的提高和車站停車時(shí)間縮短，給行車安全方面增加了壓力。而提速后列車有關(guān)部件的故障率出現(xiàn)相對(duì)增大的趨勢(shì)，而軸承故障是列車運(yùn)行中的主要故障源之一，也是影響列車安全的最大因素。

貨車滾動(dòng)軸承早期故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)（TADS）可提供有效的軸承內(nèi)部早期故障診斷［1］結(jié)果，在熱軸之前發(fā)現(xiàn)軸承故障。這是一項(xiàng)高新技術(shù)在鐵路行業(yè)應(yīng)用的重要成果，為實(shí)現(xiàn)我國鐵路跨越式發(fā)展和安全技術(shù)裝備現(xiàn)代化發(fā)揮重要的作用。軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)增強(qiáng)了軸承的預(yù)警能力，將防范關(guān)口前移，體現(xiàn)了“預(yù)防為主”的安全指導(dǎo)思想，使行車安全性更高，從而確保行車安全，提高鐵路運(yùn)輸?shù)男屎头?wù)水平，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭力。目前TADS系統(tǒng)已在全國鐵路運(yùn)行線路上共安裝了80多套，其中在南寧局已經(jīng)安裝3套TADS設(shè)備。TADS作為保障鐵路車輛運(yùn)行安全的重要監(jiān)測(cè)設(shè)備，在全路車輛安全監(jiān)測(cè)檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。因此TADS探測(cè)站設(shè)備24小時(shí)全天候達(dá)到無故障運(yùn)行尤其至關(guān)重要。但目前對(duì)TADS設(shè)備的檢修和維護(hù)尚缺少一種快速、有效、準(zhǔn)確的檢測(cè)手段，對(duì)TADS的檢測(cè)需對(duì)系統(tǒng)的整體性能檢測(cè)，由此TADS室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備也應(yīng)運(yùn)而生。

1　室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備工作原理

由于TADS室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備主要是在鋼軌上運(yùn)行。考慮其在鐵路干線上的環(huán)境特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)過程中，考慮到鐵路干線檢測(cè)設(shè)備時(shí)間不宜過長和操作繁瑣，應(yīng)使設(shè)備快速安裝與拆解，所以室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備采用折疊式的軌道小車，搭載車輪模擬器及軸承聲音發(fā)生器，采用電動(dòng)機(jī)單輪驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)向輪輔助驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備采用以遙控操作為主，自動(dòng)控制為輔的操作方式。通過模擬正常列車通過時(shí)的聲音信號(hào)，利用分析軟件［2］，分析TADS設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)文件，以此對(duì)TADS設(shè)備的整體性能進(jìn)行判別評(píng)估。另外由于所設(shè)計(jì)的模擬設(shè)備采用了折疊可拆卸的方式，以便使其能夠迅速的轉(zhuǎn)移出檢測(cè)區(qū)間，保障檢測(cè)人員安全和鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

2　室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備組成

TADS室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備主要由檢測(cè)小車、遙控器、聲源發(fā)生器等構(gòu)成。

2.1檢測(cè)小車車體檢測(cè)小車車體由可折疊軌道小車、車輪模擬器信號(hào)接收裝置組成，是整個(gè)動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備的檢測(cè)平臺(tái)，是核心設(shè)備。

2.2遙控器遙控器由顯示屏幕、操作按鍵、信號(hào)發(fā)射天線組成。操作人員通過按下電源開關(guān)，打開遙控器進(jìn)行相關(guān)操作控制。

2.3聲源發(fā)生器聲源發(fā)生器為聲學(xué)傳感器［3］陣列提供不同類別的聲源，進(jìn)而檢測(cè)整個(gè)采集軸承聲音通道的性能。

3　設(shè)備操作流程

檢測(cè)小車車體設(shè)備組裝與測(cè)試操作流程如圖1所示：

1）室內(nèi)檢測(cè)軟件操作。一是填寫主計(jì)算機(jī)軟件配置文件；二是啟動(dòng)主計(jì)算機(jī)檢測(cè)軟件，選擇檢測(cè)類型；三是填寫從計(jì)算機(jī)軟件配置文件；四是啟動(dòng)從計(jì)算機(jī)軟件。

圖1　檢測(cè)小車車體組裝測(cè)試流程圖

2）室內(nèi)、外聯(lián)合檢測(cè)操作流程。一是將檢測(cè)區(qū)域兩端的限界標(biāo)尺貼付于鋼軌側(cè)壁，每一個(gè)限界標(biāo)尺與距離最近的磁鋼間距不大于10 m；二是將檢測(cè)車體抬至軌道上，使得車體上標(biāo)記的前進(jìn)方向與TADS系統(tǒng)接車方向一致；三是確保檢測(cè)車體與TADS系統(tǒng)最近的磁鋼之間距離大于3 m；四是應(yīng)用遙控器選擇與檢測(cè)類型相一致的播放聲音；五是進(jìn)行測(cè)試之前，手動(dòng)打開保護(hù)門；六是按下遙控器上的“播放”鍵播放預(yù)先選擇的曲目；七是按下遙控器上的“前進(jìn)”鍵，啟動(dòng)檢測(cè)車體。八是檢測(cè)車體通過TADS陣列。在檢測(cè)車體通過陣列箱之后，按下遙控器上的“剎車”鍵，控制檢測(cè)車體停止；九是主、從計(jì)算機(jī)軟件處理完成，本項(xiàng)測(cè)試完成。按下遙控器上的“后退”鍵，將檢測(cè)車體進(jìn)行回送。十是完成本次檢測(cè)項(xiàng)目后，將數(shù)據(jù)信息添加到輸出報(bào)表中。進(jìn)行下一次測(cè)試。

3）當(dāng)完成所有測(cè)試項(xiàng)目后，輸出檢測(cè)報(bào)表。

4　動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備的應(yīng)用

4.1室外檢測(cè)設(shè)備的操作方法

1）遙控器的操作。檢測(cè)人員的操作主要是通過遙控器遙控檢測(cè)小車來完成。檢測(cè)人員通過按下電源開關(guān)，打開遙控器，根據(jù)在顯示屏上顯示的內(nèi)容進(jìn)行操作控制。操作屏幕的內(nèi)容包括曲目序號(hào)、工作狀態(tài)、曲目播放狀態(tài)等。

2）檢測(cè)小車的運(yùn)動(dòng)方式。檢測(cè)小車的運(yùn)動(dòng)采用三種狀態(tài)，分別為前進(jìn)、后退、停止，通過對(duì)遙控器操作選擇指令進(jìn)行控制。檢測(cè)人員通過按下遙控器上的［前進(jìn)］鍵，進(jìn)行控制檢測(cè)小車車體向前運(yùn)行；按下［剎車］鍵，控制檢測(cè)小車車體的停止運(yùn)動(dòng)。按下［后退］鍵，控制檢測(cè)小車車體進(jìn)行后退。檢測(cè)小車車體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的切換為“前進(jìn)-＞停止”、“后退-＞停止”。

3）檢測(cè)聲音的分類。檢測(cè)聲音分為標(biāo)準(zhǔn)頻率聲音、故障軸承聲音、其它聲音。

標(biāo)準(zhǔn)頻率聲音：采用標(biāo)準(zhǔn)的1 kHz/4 kHz/10 kHz/16 kHz的聲源。

故障軸承聲音：應(yīng)用真實(shí)的故障軸承聲音經(jīng)過濾波、放大、疊加生成了檢測(cè)時(shí)用的模擬故障軸承聲音。

其它聲音：無聲、白噪聲、10～14 kHz的變頻聲音通過遙控器上的［曲目+］、［曲目-］按鍵進(jìn)行聲音播放曲目選擇，選擇到需要播放的曲目后，通過［播放/暫停］鍵進(jìn)行聲音播放、暫停的操作。通過遙控器上的按鍵［音量+］、［音量-］調(diào)整聲音的音量大小。

4.2室內(nèi)檢測(cè)軟件的操作

1）主機(jī)處理軟件。主機(jī)處理軟件位于主計(jì)算機(jī)上，是TADS系統(tǒng)性能檢測(cè)得數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。其工作內(nèi)容一是報(bào)文合成：通過檢測(cè)從機(jī)文件是否到達(dá)主機(jī)，當(dāng)從機(jī)報(bào)文到達(dá)主機(jī)的時(shí)候。將從機(jī)報(bào)文按照合并規(guī)則，合成所要求的文件；二是數(shù)據(jù)回顯：當(dāng)合成動(dòng)作完成之后。將本次過車的數(shù)據(jù)會(huì)在數(shù)據(jù)窗口上顯示出來。以便檢測(cè)人員可以直觀的觀察到過車的數(shù)據(jù)；三是報(bào)文評(píng)判：對(duì)檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評(píng)判，當(dāng)如評(píng)判有不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的麥克風(fēng)通道出現(xiàn)，會(huì)通過報(bào)警顯現(xiàn)出來；四是輸出報(bào)表：每個(gè)項(xiàng)目測(cè)試完成后，需將測(cè)試結(jié)果輸出至測(cè)試報(bào)表，檢測(cè)人員可將良好的數(shù)據(jù)，寫入至報(bào)表中，待所有檢測(cè)項(xiàng)目完成后，將報(bào)表輸出。

2）主機(jī)軟件的操作。一是接收?qǐng)?bào)文：主計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)完成數(shù)據(jù)報(bào)文的處理合成，當(dāng)過車完成后，采集數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)會(huì)將得到的數(shù)據(jù)報(bào)文傳送至主計(jì)算機(jī)上；二是選擇檢測(cè)項(xiàng)目：用以定義本次實(shí)驗(yàn)的具體項(xiàng)目；三是操作方法：點(diǎn)擊軟件上的測(cè)試項(xiàng)目下拉列表框，選擇要進(jìn)行的測(cè)試項(xiàng)目；四是回看報(bào)文：回看已存在的報(bào)文數(shù)據(jù)；五是操作方法：點(diǎn)擊“瀏覽”按鈕。在彈出的對(duì)話框中，選擇想要瀏覽的數(shù)據(jù)文件夾；六是報(bào)表的輸出：用以輸出已經(jīng)檢測(cè)過的輸出報(bào)表。檢查數(shù)據(jù)輸出的正確性，生成word格式的報(bào)表。

3）從機(jī)接收軟件。從機(jī)接收軟件的主要工作內(nèi)容為：接收TADS系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)；對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行截取、合成數(shù)據(jù)文件；對(duì)于采集到各個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取相關(guān)信息；檢測(cè)故障聲音合成效果；將檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳到主機(jī)那里。

4）從機(jī)軟件的操作。一是軟件配置：配置軟件所需的運(yùn)行參數(shù)；二是操作方法：通過修改配置文件內(nèi)容，按照用戶需求完成從機(jī)軟件的配置。三是從機(jī)軟件數(shù)據(jù)的觀測(cè)：通過軟件顯示的數(shù)據(jù)狀態(tài)來判別檢測(cè)流程是否正常。四是操作方法：檢測(cè)小車車體通過檢測(cè)區(qū)域之后，觀察軟件采集數(shù)據(jù)所顯示的狀態(tài)是否正常。檢測(cè)狀態(tài)分為接車狀態(tài)、處理狀態(tài)、上傳狀態(tài)、等待狀態(tài)。通過觀察從機(jī)軟件工作的狀態(tài)，可以了解檢測(cè)過程進(jìn)行的是否順利。五是軟件的退出：點(diǎn)擊軟件上方的［退出］按鈕，退出軟件。

5　結(jié)束語

室外動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備作為檢測(cè)TADS系統(tǒng)的一種智能檢測(cè)設(shè)備，通過在我局洛滿探測(cè)站實(shí)際中的應(yīng)用，大大解決了維修人員的工作強(qiáng)度及并提高了工作效率，縮短了設(shè)備檢修時(shí)間，不用再浪費(fèi)大量人力、時(shí)間去一個(gè)一個(gè)設(shè)備點(diǎn)進(jìn)行逐一檢測(cè)，從而能更快速高效的檢測(cè)出設(shè)備的整體性能，為TADS良好的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證，更好的使鐵路安全監(jiān)測(cè)檢測(cè)設(shè)備在鐵路安全運(yùn)輸方面發(fā)揮著更大的作用。

參考文獻(xiàn)

［1］王德志.滾動(dòng)軸的診斷與維修.北京：中國鐵道出版社，1994.

［2］李建平.小波分析與信號(hào)處理-理論、應(yīng)用及軟件實(shí)現(xiàn).重慶：重慶出版社，2001.

［3］何圣靜.聲學(xué)技術(shù)手冊(cè).北京：北京出版社，1994.

中圖分類號(hào)：U279.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1006-8686（2016）03-0055-03