陳建華

(西安鐵路局,陜西 西安　710054)

隨著全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)線里程的不斷增加，高速、重載、高密度行車成了中國(guó)鐵路的特點(diǎn)。列車運(yùn)行的絕對(duì)安全對(duì)線路設(shè)備的質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求，加之全路普速鐵路線路修程修制改革的不斷深入，鐵路線路設(shè)備的日常保養(yǎng)維護(hù)工作均納入天窗點(diǎn)內(nèi)完成，線路養(yǎng)護(hù)工作離不開搗固車、穩(wěn)定車等大型養(yǎng)路機(jī)械，線路設(shè)備養(yǎng)護(hù)高質(zhì)量、高效率對(duì)于搗固車、穩(wěn)定車等大型養(yǎng)路機(jī)械的設(shè)備技術(shù)狀態(tài)要求更高更嚴(yán)[1]。大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備日常檢修保養(yǎng)中，電氣控制系統(tǒng)的檢修保養(yǎng)技術(shù)要求很高，其隱形問題及隱患如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，對(duì)設(shè)備技術(shù)狀態(tài)帶來很大安全隱患。如何正確檢查保養(yǎng)電氣控制系統(tǒng)，及早發(fā)現(xiàn)并處理隱性故障及隱患，是擺在每一位大型養(yǎng)路機(jī)械管理及操作人員面前的難題[2]。

1　技術(shù)背景

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)正在使用的DCL-32K型搗固車為模擬控制系統(tǒng)，其采用了一套程序邏輯控制系統(tǒng)來進(jìn)行系統(tǒng)的控制、協(xié)調(diào)、邏輯運(yùn)算等，輸入輸出信號(hào)繁多，各信號(hào)之間的邏輯關(guān)系復(fù)雜，其狀態(tài)檢測(cè)與故障診斷主要利用程控指示燈和電氣控制系統(tǒng)自帶的40路模擬量采集板，程控指示燈數(shù)量多且關(guān)聯(lián)邏輯運(yùn)算復(fù)雜，40路模擬量采集板通過多路開關(guān)進(jìn)行選擇，一次一路的方式查看模擬量的值[3-4]。電氣系統(tǒng)故障產(chǎn)生以后，基本上靠技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行逐條逐項(xiàng)檢測(cè)診斷和判別處理，而且故障處理時(shí)需要同時(shí)檢測(cè)參與作業(yè)的部分模擬信號(hào)和邏輯信號(hào)，需要多名技術(shù)人員協(xié)同工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新時(shí)期大型養(yǎng)路機(jī)械現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的需求。

近年來新出廠DCL-32K型搗固車均采用網(wǎng)絡(luò)電氣控制系統(tǒng)，具有行車與作業(yè)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、信息采集、集中顯示、存儲(chǔ)、故障智能診斷及遠(yuǎn)程傳輸、在線診斷等功能，性能穩(wěn)定，人機(jī)交互快捷高效，簡(jiǎn)單明了[5]。借鑒網(wǎng)絡(luò)電氣控制系統(tǒng)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合西安鐵路局搗固車施工作業(yè)工作環(huán)境和電氣系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)故障排除處理現(xiàn)狀，對(duì)DCL-32K型搗固車電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，即在原有電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加相關(guān)電子元件和顯示屏[6]，實(shí)現(xiàn)對(duì)DCL-32K型搗固車各電子元件工作狀態(tài)和技術(shù)數(shù)據(jù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)行車及作業(yè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)顯示在屏幕上，并通過自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析與存儲(chǔ)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行電氣系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估和故障及隱患自動(dòng)診斷[7]。一旦發(fā)生某一電子元件技術(shù)數(shù)據(jù)異常，立即發(fā)出聲光報(bào)警，并在屏幕上顯示相關(guān)信息，提醒操作人員準(zhǔn)確檢查，協(xié)助操作人員及時(shí)掌握DCL-32K型搗固車模擬電氣控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，快速處理電氣系統(tǒng)故障及隱患。

2　系統(tǒng)構(gòu)成

DCL-32K型搗固車自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包含主控箱、行車監(jiān)控模擬量采集板、行車監(jiān)控?cái)?shù)字量采集板、前端模擬量采集板、40路模擬量采集板、RS232/CAN轉(zhuǎn)換板、程控主機(jī)板7個(gè)部件，其具體的關(guān)聯(lián)關(guān)系見圖1，其結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖1　DCL-32K型搗固車自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系

圖2　搗固車自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

3　主要功能

DCL-32K型搗固車模擬電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有以下功能：①采集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)裝置及行車裝置相關(guān)數(shù)據(jù)，以CAN通信方式將信號(hào)發(fā)送至CAN現(xiàn)場(chǎng)總線上。②通過主控箱，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)顯示及故障診斷等功能。③采用TAB控件形式進(jìn)行人機(jī)交互，界面相互切換。

4　系統(tǒng)性能及參數(shù)

4.1　模擬量采集參數(shù)

模擬量采集板采用高精度運(yùn)放進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，再經(jīng)處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采集精度達(dá)±50 mV。

4.2　數(shù)字量采集參數(shù)

數(shù)字量采集板采用光耦采集模擬系統(tǒng)的實(shí)時(shí)電壓，光耦最小導(dǎo)通電流為5 mA,電路串聯(lián)了二極管防止外部電壓串入，當(dāng)光耦前端回路電阻值為3.6 kΩ時(shí)(此時(shí)外部輸入電阻值為1.2 kΩ)，可得到實(shí)時(shí)電壓4 V。

4.3　脈沖采集參數(shù)

行車監(jiān)控?cái)?shù)字量采集板采用比較器進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，運(yùn)放IN-的參考電壓配置為3.75 V,可采集脈沖低電平為0～3.75 V，脈沖高電平3.75～15.00 V。

5　應(yīng)急措施

5.1　新增設(shè)備故障

1)該自動(dòng)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)中的新增設(shè)備主要包括主控箱、行車監(jiān)控?cái)?shù)字量采集板、行車監(jiān)控模擬量采集板、RS232/CAN轉(zhuǎn)換板盒體和40路模擬量采集板(見表1)，工作時(shí)只采集電氣控制系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)。

表1　搗固車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)新增設(shè)備明細(xì)

2)現(xiàn)場(chǎng)使用中發(fā)現(xiàn)新增設(shè)備故障時(shí)，通過斷開主控箱總電源，即可關(guān)閉所有新增設(shè)備，原車電氣控制系統(tǒng)正常工作。

3)現(xiàn)場(chǎng)使用中發(fā)現(xiàn)40路模擬量采集板故障，通過斷開作業(yè)系統(tǒng)主電源，拔出該模擬量采集板，再次打開作業(yè)主電源，原車電氣控制系統(tǒng)正常工作。

5.2　替代電路板故障

1)替代電路板包括前端模擬量采集板、40路模擬量采集板和程控主機(jī)板(見表1)，僅在原控制電路基礎(chǔ)上增加了通信部分，替代電路板通過試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)合格，并裝車使用半年多，系統(tǒng)工作正常，不影響搗固車自身電氣控制系統(tǒng)的既有功能。

2)現(xiàn)場(chǎng)使用中發(fā)現(xiàn)前端模擬量采集板故障時(shí)，更換新電路板或原車電路板，斷開CAN通信線，原車電氣控制系統(tǒng)正常工作。

3)現(xiàn)場(chǎng)使用中發(fā)現(xiàn)40路模擬量采集板或程控主機(jī)板故障時(shí)，更換新電路板或原車電路板，無需斷開通信線，原車電氣控制系統(tǒng)正常工作。

6　裝車試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)反饋

2017年在西安鐵路局08539#搗固車上裝車，作業(yè)期間全程開機(jī)使用近半年，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，未發(fā)現(xiàn)各類故障，也未發(fā)現(xiàn)由于設(shè)備故障造成搗固車控制系統(tǒng)的任何異常問題及隱患。使用半年來，該系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)累計(jì)發(fā)現(xiàn)了5類18件次的電氣控制系統(tǒng)故障及隱患，方便了操作人員隨時(shí)查看電氣控制系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，加快了處理故障的能力和效率，現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)良好。

7　系統(tǒng)參數(shù)在線傳輸及遠(yuǎn)程診斷探索

DCL-32K型搗固車模擬電氣系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)人機(jī)交互功能強(qiáng)大，但是操作人員經(jīng)常遇到時(shí)間緊張、業(yè)務(wù)水平有限等制約因素，不能準(zhǔn)確了解系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患。為此，考慮在系統(tǒng)中增加3G/4G模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送至遠(yuǎn)程服務(wù)器，專業(yè)管理技術(shù)人員便可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看該車電氣系統(tǒng)的工作狀態(tài)，及時(shí)查看系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析與故障診斷等目的，并將必要信息回傳至車載端的功能，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)做好設(shè)備檢修保養(yǎng)和故障處理等工作，通過科技手段保障DCL-32K型搗固車設(shè)備技術(shù)狀態(tài)良好，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求。

8　結(jié)語(yǔ)

DCL-32K型搗固車模擬電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，充分利用原車電氣控制系統(tǒng)的檢測(cè)接口，增加少量電子元件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)搗固車電氣控制系統(tǒng)各電子元件工作狀態(tài)和技術(shù)參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、記錄分析和實(shí)時(shí)顯示，對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，對(duì)電氣故障及隱患進(jìn)行自動(dòng)診斷和報(bào)警提示，并兼容了電氣系統(tǒng)原理圖、電纜表等技術(shù)資料，一定程度上提高了現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員實(shí)時(shí)掌握設(shè)備技術(shù)狀態(tài)、快速查找并排除電氣故障及隱患的能力，通過先進(jìn)的科技手段，保障了DCL-32K型搗固車的運(yùn)用安全和作業(yè)質(zhì)量，更好地為鐵路運(yùn)輸安全作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

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