董華鋒 喻泉

摘要：通過對鐵路貨車閘瓦使用現(xiàn)狀及存在問題的調(diào)研分析，提出建立閘瓦檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)閘瓦自動測量、批量更換的措施方法。

關(guān)鍵詞：閘瓦軌邊測量;狀態(tài)修;批量更換

中圖分類號：U292.94? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0160-02

0? 引言

閘瓦制動是目前國內(nèi)鐵路貨車上普遍使用的一種踏面制動方式，它通過壓緊車輪踏面與閘瓦進行摩擦，將貨車的動能轉(zhuǎn)換為熱能從而實現(xiàn)貨車的制動，因此，閘瓦通常具有較高的磨損，當閘瓦磨損到一定程度或發(fā)生局部斷裂時須及時更換以保證足夠的制動力來確保貨車的安全運行。

目前，閘瓦磨耗剩余厚度的測量主要由列檢人員人工目測，存在測量誤差大、隨意性較大的情況。針對國內(nèi)煤炭鐵路運輸專用線具有編組固定、線路固定、貨物固定、車型一致等特點，結(jié)合運用檢修模式的變化，采用國外成熟的軌邊閘瓦測量技術(shù)對列車閘瓦狀況進行精準檢測和判斷，實現(xiàn)列車定檢時批量更換的條件已基本具備，可有效提高工作效率，減低成本。

1? 閘瓦實際消耗統(tǒng)計

統(tǒng)計XX鐵路貨車運輸公司近三年閘瓦消耗數(shù)量如表1所示。

綜上所述：2016年度、2017年度、2018年度閘瓦分別消耗50.06萬塊、40.16、萬塊、42.30萬塊，平均44.173萬塊，每輛車的閘瓦基本上每年需要更換一次。

2? 閘瓦運用及檢修現(xiàn)狀

由于閘瓦制動的特點，閘瓦磨耗量較大且磨耗速度也較快。隨著鐵路運輸向著高速、重載方向發(fā)展，作為制動系統(tǒng)中重要部件的閘瓦，其狀態(tài)的好壞直接影響到列車制動效果和行車安全。

①閘瓦在車輛全部零部件退化及缺陷中，為呈現(xiàn)高發(fā)磨損故障的零部件，難以有效有序控制。輪瓦摩擦副間，為保證最大限度的減少輪對踏面的制動磨損，閘瓦的材質(zhì)及合成配方一直在不斷改變，呈現(xiàn)多樣性。

②目前檢修模式下，廠、段修時閘瓦全部換新，列檢、站修作業(yè)時對閘瓦磨耗狀態(tài)進行檢測，磨耗超限時更換，大量的檢測及更換工作集中在列檢作業(yè)。

③閘瓦判定報廢標準為磨耗剩余厚度值，目前閘瓦磨耗狀態(tài)的檢測基本采取人工目測方式，受周邊環(huán)境及工作經(jīng)驗影響，隨意性較大。

④人工目測測量誤差大，不可避免出現(xiàn)判斷失誤或漏測現(xiàn)象，導致磨耗超限閘瓦未能及時更換造成磨托、直至車輪踏面損傷，或為防止磨托對大量不到限度的閘瓦進行提前更換，人為造成浪費。

⑤受列檢技檢作業(yè)時間，作業(yè)場地設(shè)施條件制約，在規(guī)定時間內(nèi)完成整列車閘瓦的人工檢測及更換，工作量大，易產(chǎn)生視覺和身體疲勞，影響工作質(zhì)量和效率。

⑥人工目測閘瓦磨耗剩余厚度，只能定性估值，不能定量判定。由于缺少閘瓦磨耗檢測數(shù)據(jù)，只能統(tǒng)計閘瓦的更換數(shù)量，對閘瓦磨耗量的分布情況無法進行統(tǒng)計、分析，也無法開展閘瓦磨耗規(guī)律的研究和驗證，閘瓦的更換數(shù)量不能反映真實磨耗情況，難以做到物盡其用，有效降低修車成本。

3? 改進措施與方法探討

基于閘瓦現(xiàn)狀及問題分析，通過改變既有的閘瓦測量方法和閘瓦更換作業(yè)方式，使閘瓦測量數(shù)據(jù)實時精準、預先獲取，動態(tài)控制，采用在整備修定檢作業(yè)時批量更換，在線修列檢作業(yè)時個別補充更換的作業(yè)形式，可大量減少列檢的工作量，改變閘瓦檢修作業(yè)的環(huán)境和條件。

3.1 建立閘瓦檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)閘瓦的自動檢測

①軌邊閘瓦測量技術(shù)日臻成熟，在國外一些礦石運輸鐵路專用線已廣泛運用，實現(xiàn)了對線上運行列車閘瓦磨耗的精確測量，為閘瓦的更換提供了準確的量化指標依據(jù)，確保了行車安全且獲得較好的經(jīng)濟效益。

②國內(nèi)煤炭運輸鐵路專用線的列車與國外礦石運輸鐵路專用線的列車一樣，具有編組固定、線路固定、貨物固定、車型一致等特點，隨著狀態(tài)修檢修模式研究工作的開展及逐步實施，車輛的運用、檢修管理模式也逐漸趨同，為采用軌邊閘瓦測量技術(shù)進行閘瓦磨耗狀態(tài)自動檢測提供了有利條件。

③閘瓦檢測系統(tǒng)的建立。結(jié)合煤炭運輸鐵路專用線的運用及管理實際情況，充分利用現(xiàn)有的HMIS、AEI等信息管理系統(tǒng)，通過安裝軌旁設(shè)備，研究建立閘瓦磨耗分析相應的數(shù)據(jù)模型，開發(fā)圖像、數(shù)據(jù)測量與識別及判斷、預警軟件等具體措施建立起集閘瓦測量、診斷及決策等多種功能于一體的閘瓦檢測系統(tǒng)。

④閘瓦檢測系統(tǒng)主要功能。

1）車輛編號自動識別及閘瓦圖像獲取功能。利用安裝在軌旁的圖像獲取設(shè)備，實現(xiàn)在不同時段（白晝、黑夜），不同天氣（一般雨、雪、霧、沙塵），針對不同類型貨車不同運行速度（30、80km/h）下，獲取貨車左、右兩側(cè)輪對、閘瓦圖像。系統(tǒng)可與現(xiàn)有AEI系統(tǒng)對接，自動獲取車號等列車信息，并按照車號、車廂、軸位等信息對閘瓦輪對圖像排序，形成車輛完整的輪對、閘瓦圖像記錄。

2）基于圖像識別算法的閘瓦識別功能。針對系統(tǒng)獲取貨車圖像，依據(jù)相關(guān)識別算法，自動識別貨車輪對、閘瓦位置、輪廓特征等。系統(tǒng)可排除因光線、照相焦距、貨車污漬、車速等干擾因素對圖像的影響，精準、快速定位貨車輪對、閘瓦位置及輪廓特征。

3）基于圖像的輪對、閘瓦測量及預警功能。系統(tǒng)測量設(shè)備通過圖像自動對輪對、閘瓦輪廓進行測量，系統(tǒng)測量方法滿足相關(guān)鐵路標準要求，測量結(jié)果準確，測量誤差不超過±0.5mm。系統(tǒng)可根據(jù)測量結(jié)果，通過與系統(tǒng)內(nèi)置的輪對、閘瓦輪廓基準進行比對，并對閘瓦局部測量數(shù)據(jù)進行閘瓦磨偏差分析，對輪對、閘瓦磨損過限、閘瓦縱向偏磨、可見的損壞、斷裂等情況進行報警，防止磨托情況的發(fā)生。

4）與現(xiàn)有管理系統(tǒng)對接，建立貨車閘瓦實時磨耗運行檔案。系統(tǒng)可與現(xiàn)有貨車相關(guān)系統(tǒng)進行對接，如HMIS等，實現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享與聯(lián)合。同時，該檢測系統(tǒng)針對貨車輪對、閘瓦數(shù)據(jù)，建立“一輛一檔”的貨車數(shù)據(jù)庫，詳細記錄各車輛輪對、閘瓦類型，檢修情況，更換情況，磨損情況及相關(guān)圖像信息，結(jié)合相關(guān)閘瓦磨損曲線規(guī)律等，初步實現(xiàn)貨車閘瓦的壽命周期預測及剩余運行里程的預警管理，為列車車輛閘瓦維修批量更換提供數(shù)據(jù)支撐依據(jù)。

5）信息數(shù)據(jù)分析顯示及數(shù)據(jù)輸出。系統(tǒng)根據(jù)測量結(jié)果，可對貨車輪對、閘瓦進行相關(guān)人機界面顯示，通過建立相關(guān)預警規(guī)則，系統(tǒng)可對貨車輪對閘瓦狀態(tài)，通過聲光報警并執(zhí)行相關(guān)操作（如給特定人員發(fā)郵件或執(zhí)行相關(guān)工單命令等）。系統(tǒng)可導出用戶所需格式的測量數(shù)據(jù)，如word、PDF、EXCEL等格式的報文。

⑤在研制閘瓦軌邊檢測設(shè)備時，考慮將輪瓦檢測合并處理，根據(jù)運煤專用線西裝東卸、貨物單向運輸?shù)奶攸c及線路交口情況，設(shè)置兩個輪瓦檢測站，以實時掌握輪對踏面和閘瓦磨損數(shù)據(jù)，便于空、重車狀態(tài)下檢測數(shù)據(jù)對比、參數(shù)規(guī)律數(shù)據(jù)修定及設(shè)備性能對比較對。

3.2 改變檢修體制，調(diào)整閘瓦更換方式

通過建立閘瓦檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了在線列車閘瓦的自動檢測、閘瓦壽命周期預測及剩余運行里程的預警管理，為列車閘瓦批量更換提供了數(shù)據(jù)支撐，結(jié)合狀態(tài)修檢修模式的推行，可將現(xiàn)有的閘瓦更換作業(yè)方式調(diào)整為整備修定檢作業(yè)時的批量更換與在線修列檢作業(yè)時的個別補充更換相結(jié)合的新作業(yè)方式。

①改變現(xiàn)有檢修體制，在有條件的專用線路推行“在線修+狀態(tài)修”的狀態(tài)修檢修模式，合理設(shè)置修程及檢修內(nèi)容，充分利用閘瓦檢測系統(tǒng)的功能作用。

②在線修主要是對“5T”及其他檢測設(shè)備等預警、預報系統(tǒng)發(fā)出的車輛故障信息進行現(xiàn)場處理，相較于現(xiàn)有檢修制度下的列檢技術(shù)檢查作業(yè)，減少大量的檢查工作，取消列車車輛閘瓦磨耗人工檢查作業(yè)，閘瓦檢修僅限于個別閘瓦的補充更換。

③狀態(tài)修主要是針對列車運行過程中發(fā)生的規(guī)律性和離散性故障進行集中檢修，設(shè)置不同的修理等級，根據(jù)系統(tǒng)綜合判定對車輛進行有針對性的修理。在固定的檢修范圍外，對閘瓦檢修作業(yè)實施逐級覆蓋，以保證閘瓦檢修的批量檢修和批量更換。

④在狀態(tài)修修程中設(shè)置整備修修理等級，作為在線修修程的延伸和補充，以保證運用列車實現(xiàn)穩(wěn)定的技術(shù)狀態(tài)。重點工作是根據(jù)閘瓦檢測系統(tǒng)對對閘瓦剩余厚度的測量數(shù)據(jù)分析，實施對入線列車、車輛閘瓦的批量更換。

3.3 閘瓦檢測系統(tǒng)的運用及管理

建立閘瓦檢測系統(tǒng)，改變了現(xiàn)有的工作模式，需要建立相應的運行管理機制，以確保系統(tǒng)的正常運行和持續(xù)改進完善。

①閘瓦檢測系統(tǒng)的應用實行分級管理，總公司負責系統(tǒng)的分析與應用，下發(fā)報警信息;分公司整備修作業(yè)場調(diào)度接收報警信息，安排閘瓦更換作業(yè);整備修作業(yè)場依據(jù)指令進行閘瓦更換的具體作業(yè)。

②在總公司建立分析室，設(shè)置專業(yè)的分析人員，負責設(shè)置并驗證各項預警規(guī)則。

③分公司調(diào)度人員在全面了解車輛運行、車輛檢修、運輸組織情況的基礎(chǔ)上，負責安排列車閘瓦的檢查確認、更換工作。

④在線修作業(yè)場的列檢作業(yè)人員不再進行閘瓦的現(xiàn)場抽測和目測工作，根據(jù)閘瓦的檢測數(shù)據(jù)和照片，對個別閘瓦進行更換，整備修作業(yè)人員按照調(diào)度安排，對入線列車閘瓦進行批量更換。

⑤閘瓦檢測系統(tǒng)需安排專業(yè)人員進行維護，軌旁設(shè)備需納入設(shè)備管理，定期進行保養(yǎng)維護。

4? 結(jié)論與建議

①閘瓦軌邊測量技術(shù)在國外已有實際運用，安全可靠，閘瓦消耗明顯減低。

②在狀態(tài)修模式下，通過建立閘瓦檢測系統(tǒng)，能實現(xiàn)對在線運行列車車輛閘瓦和輪對的自動測量，取代目前采用的人工抽測和目測方式，精確度高，節(jié)省人工成本，可有效提高檢測效率及檢測質(zhì)量。

③實施前應深入開展相關(guān)基礎(chǔ)性工作的研究和準備，建立符合本鐵路專用線的閘瓦磨損退化精準測量、閘瓦磨損預測預警模型、閘瓦磨損與輪對踏面質(zhì)量聯(lián)判模型，為閘瓦的精確測量、精準更換提供科學判斷和依據(jù)。

④閘瓦檢測系統(tǒng)與HMIS系統(tǒng)或狀態(tài)修檢修管理系統(tǒng)之間須有效接入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息資源的共享和綜合應用。閘瓦所有測量結(jié)果數(shù)據(jù)、預報警信息和相關(guān)圖片應集中存儲，通過HMIS系統(tǒng)或其他專門系統(tǒng)在線路管轄單位內(nèi)部實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，調(diào)度、運用、檢修單位按權(quán)限訪問檢測信息及趨勢分析信息，為相關(guān)檢修計劃、運輸組織安排提供輔助決策支持。

參考文獻：

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