王曉倩，王 經(jīng)，楊 靜

(1.中國電子科技集團公司第三十三研究所，山西 太原 030032；2.山西省知識產(chǎn)權(quán)保護中心，山西 太原 030006)

0 引言

為適應鐵路現(xiàn)代化建設進程，貫徹“以裝備保工藝、以工藝保質(zhì)量、以質(zhì)量保安全”的指導思想，滿足鐵路貨車輪軸“檢修及加工數(shù)控化、檢測及組裝自動化、過程管理信息化、生產(chǎn)組織集約化”的發(fā)展要求[1]，采用數(shù)字化手段實現(xiàn)鐵路貨車輪軸檢修質(zhì)量的全面控制，成為鐵路貨車尤其是輪軸檢修的必然趨勢。

輪軸檢修工作的特點是技術(shù)含量高、檢修數(shù)據(jù)信息多、工序劃分細且相互銜接緊密，同時，檢修過程中需要填寫和統(tǒng)計的表單較多，而大多數(shù)檢修流水線都采用人工抄錄數(shù)據(jù)信息的方式，存在以下問題：

1) 輪軸檢修中的配件信息及檢修信息等均采用人工抄錄檢修卡片和紙質(zhì)形式傳遞，容易錯抄、丟失或臺帳污損，造成人工重復作業(yè)；

2) 針對檢修流程的標準化控制，一些關(guān)鍵檢修工位缺乏數(shù)字化、自動化工具，主要依靠人工測量，手動記錄檢修數(shù)據(jù)，容易引入人為誤差；

3) 關(guān)鍵檢修設備的檢修數(shù)據(jù)，無法實現(xiàn)與HMIS系統(tǒng)的自動接入，需要人工抄錄后再錄入HMIS系統(tǒng)，易產(chǎn)生錄入錯誤；

4) 缺乏涵蓋工作統(tǒng)計、質(zhì)量卡控及大數(shù)據(jù)分析等功能的信息化管理平臺。

因此，針對某車輛段鐵路貨車輪軸智能化選配系統(tǒng)研究，采用機電一體化設計，結(jié)合數(shù)字化自動測量、數(shù)據(jù)傳輸工具，電子標簽輪軸身份識別及計算機數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)輪軸從收入到支出檢修的信息化管理[2]，對提高檢修指標和技術(shù)管理水平有重要意義。

1 系統(tǒng)方案

1.1 總體架構(gòu)設計

系統(tǒng)由工位檢修數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(C/S)、檢修質(zhì)量分析子系統(tǒng)(B/S)和手持端APP混合架構(gòu)模式組成。工位檢修數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的實現(xiàn)是通過采集關(guān)鍵工位檢修數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)局域網(wǎng)自動上傳至數(shù)據(jù)服務中心；檢修質(zhì)量分析子系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)服務中心數(shù)據(jù)的檢索和分析，得出相應的結(jié)論和意見供各級管理者遠程瀏覽查詢。手持端APP主要完成人員登錄、條形碼識別、各檢修工位相關(guān)檢修數(shù)據(jù)的錄入、提交、修改等功能，其中數(shù)據(jù)錄入后會直接提交至服務器。

1.2 子系統(tǒng)設計

工位檢修數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)依托于輪軸的檢修工藝。該系統(tǒng)將實現(xiàn)對輪軸車間關(guān)鍵微控設備檢修信息、輪軸身份信息以及輪軸檢修過程中的測量信息等的采集，并同步將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心服務器，為檢修質(zhì)量分析、輪軸檢修狀態(tài)的分析和預警提供數(shù)據(jù)依據(jù)，最終形成車統(tǒng)-51C等電子檢修卡片，以及各類統(tǒng)計分析報表等。

該子系統(tǒng)包括7個功能模塊，分別為系統(tǒng)登錄、系統(tǒng)設置、收入工位、初探工位、軸頸軸承工位、壓裝磨合工位、支出工位。其中，輪軸檢修中選配工作設計在軸頸軸承工位。

1.2.1 選配設計依據(jù)

目前段修主要是RD2型(60 t)和RE2B型(70 t)軸，與其配合的軸承包括352226X2-2RZ型、SKF197726型、353130B型軸承[1]。所以本系統(tǒng)測量設計的精度及軟硬件功能都是依據(jù)上述的軸頸及軸承的段修技術(shù)要求而定的。根據(jù)軸承與軸頸測量尺寸選配最佳過盈量，并對軸承進行選配編號，確保軸承與輪對編號一一對應，防止錯裝。表1是軸承內(nèi)徑與軸頸過盈量限度表。

表1 軸承內(nèi)徑與軸頸過盈量限度表

1.2.2 設計思路

軸承壓裝前，檢修人員已將軸承庫分為了左右?guī)?，原則上左側(cè)的輪從左庫中匹配，右側(cè)的輪從右?guī)熘衅ヅ?。根?jù)流水號、軸型、軸頸直徑，判斷輪軸屬于70 t(Φ150)或是屬于60 t(Φ130)，70 t輪軸匹配353130B型軸承，而60 t輪軸匹配352226X2-2RZ、SKF197726型軸承。

根據(jù)輪軸壓裝左右端需要，將輪軸以軸頸平均值從小到大存儲為60 t左端、70 t左端、60 t右端、70 t右端。以單端60 t左端為例具體選配方法如下：

1) 從左庫中選取全部352226X2-2RZ或SKF197726型軸承；

2) 獲取以上軸承的編號、型號、內(nèi)徑平均值，并將其從小到大排序；

3) 等待選配的輪與符合條件的軸承遍歷計算過盈量，根據(jù)表1過盈量范圍驗證有無合適的軸承，最終保證大小輪均能匹配上軸承。

輪軸雙端壓裝時，對于353130B型軸承的選配，根據(jù)表1只要確保左右端軸承類型一致即可。對于352226X2-2RZ、SKF197726型軸承的選配，滿足表1的同時，如果左右兩端待壓裝軸承的軸承類型為新造或者大修時，要確保軸承類型一致、軸承型號一致。但如果左右兩端待壓裝軸承的軸承類型為一般檢修時，僅確保左右軸承類型均為一般檢修即可。

1.2.3 選配過程

系統(tǒng)采用Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)，實現(xiàn)輪軸從收入、探傷、加修、壓裝到最終支出[3]。經(jīng)過收入等工序，檢修輪軸到達壓裝區(qū)，采用無線傳輸量具得到軸頸及防塵板座的測量數(shù)據(jù)，有超限項的軸承、軸頸視為不合格，不能參加選配[1]。系統(tǒng)會根據(jù)條件查詢出待選配的輪軸，然后按上文介紹的選配步驟，得到匹配的軸承、軸頸序號，并且系統(tǒng)會統(tǒng)計出本次選配成功與否的數(shù)量，未選配成功的輪軸流水號會顯示界面上，方便檢修工人觀看記錄，同時系統(tǒng)會自動將選配結(jié)果分別存儲在數(shù)據(jù)庫對應的數(shù)據(jù)表中，后續(xù)工位可直接使用。

每次選配都會有未匹配成功輪軸，等待著下次選配，被匹配上的軸承在庫中做標記區(qū)分。選配記錄以一輛車輸出，總表、左右表分別可以打印存檔。

2 結(jié)束語

系統(tǒng)貫穿貨車輪軸收入、探傷、車輪加修、軸承壓裝、支出全檢修管理過程，做到數(shù)據(jù)完整、準確、及時，為實現(xiàn)鐵路貨車輪軸檢修工藝過程數(shù)字化、動態(tài)化技術(shù)狀態(tài)管理和質(zhì)量追溯提供基礎信息。通過本系統(tǒng)，尤其彌補了車輛段依據(jù)人工經(jīng)驗選配輪軸的劣勢，節(jié)省了人工錄入測量數(shù)據(jù)的時間，并提高了輪軸各部件測量的精確度。本系統(tǒng)研究的不足之處是選配方法需要多個車輛段收集數(shù)據(jù)進行驗證，這一問題將在下一步研究中驗證并改進。