閆義榮，鄭喬喬，杜海生，張世博

（蘭州鐵路局蘭州西機務段，甘肅 蘭州）

自開通電氣化區(qū)段到目前為止，電力機車的配屬比重越來越大，現(xiàn)已成為客、貨運輸?shù)闹髁囆?。隨著機車使用年限的增長，機車各部件面臨著質(zhì)保期的到來，逐步面臨被廠家脫保的現(xiàn)狀，機車車載6A 系統(tǒng)由于自身重要性被廠家技術壟斷，目前我段配屬機車的6A 檢修只能通過廠家專業(yè)技術人員指導解決，對于現(xiàn)場解決不了的故障進行返廠處理，給機車檢修的停時帶來較大的考驗；同時對于車間檢修專業(yè)班組檢修人員判斷故障帶來較大的困難，對于系統(tǒng)顯示的故障現(xiàn)階段班組成員只能進行板卡一一互換，通過好的板卡來找整體的故障點；再者6A 系統(tǒng)的委外修成本過高，用于日常檢修的委外成本占用機車檢修費用過多，且伴隨故障解決不徹底，出現(xiàn)反復返廠的現(xiàn)象。

介于目前的檢修情況，依據(jù)對車間6A 班組日常作業(yè)情況的跟班寫實了解到截止2022 年我段沒有現(xiàn)成的、具有專業(yè)性、直接可使用的6A 系統(tǒng)檢修試驗臺，同時發(fā)現(xiàn)班組專業(yè)檢修人員對于6A 系統(tǒng)的詳細內(nèi)容了解不多，日常檢修只是對部件進行簡單的拆裝互換，沒有詳細的知識理論儲備，難以提升檢修的效率。

此次試驗臺的研發(fā)有以下幾點意義：

一是機車6A 系統(tǒng)是確保安全行車的重要裝置，出現(xiàn)故障一直處于委外修狀態(tài)，柜體內(nèi)部詳細資料廠家也實施保密政策，6A 系統(tǒng)試驗臺的研發(fā)打破了廠家壟斷技術的壁壘，為車間自主修奠定了基礎。

二是對6A 系統(tǒng)電源箱及12V、24V 插件檢測試驗維修，為機車電源箱插件的維修提供便利基礎，有效的保障了6A 系統(tǒng)的運行。

三是實現(xiàn)了6A 系統(tǒng)各板卡檢測試驗維修，徹底解決板卡大批量委外修的現(xiàn)狀。

四是實現(xiàn)人機交互界面，便于CPU 板卡系統(tǒng)設置及車型、車號修改，實現(xiàn)CPU1/2 硬件互換功能。

五是對附屬的攝像頭、煙感、溫感等傳感器檢測試驗維修。

六是實現(xiàn)音視頻圖像監(jiān)測，同時具備對音視頻設備的檢測維修。

七是實現(xiàn)對6A 檢修系統(tǒng)知識的儲備，帶動車間專業(yè)班組檢修能力有所提升，同時提升車間機車檢修效率和檢修能力。

1 試驗臺整體布局及主要結構特點

1.1 試驗臺整體設計布局及原理[1]

見圖1、圖2 和圖3。

圖1 試驗臺整體布局

圖2 試驗臺三維設計圖

圖3 機車車載6A 系統(tǒng)試驗臺設計原理[5]

1.2 試驗臺包含內(nèi)容

HX 型機車車載6A 系統(tǒng)試驗臺的設計內(nèi)容硬件方面目前包括了1 個6A 顯示終端、感煙探測器2 套、智能監(jiān)視模塊4 套、路況攝像頭1 套、司機室內(nèi)部檢測攝像頭2 套、機械間攝像頭1 套、模擬列車管壓力傳感器1 個、模擬停放缸壓力傳感器1 個、模擬均缸壓力傳感器1 個、模擬流量變速器1 個、復合傳感器4個、前置處理器1 個[4]，見圖4。

圖4 機車車載6A 系統(tǒng)試驗臺電器接口定義

2 試驗臺各模塊功能設計構成

2.1 ABDR：空氣制動安全監(jiān)測試驗系統(tǒng)

空氣制動安全監(jiān)測試驗系統(tǒng)的設計滿足列車管壓力、均衡缸壓力、停放制動缸壓力、列車管流量等顯示全部功能。由模擬電位器通過線纜連接至制動監(jiān)測板卡，制動監(jiān)測板卡安裝在6A 系統(tǒng)的主機箱內(nèi)，制動監(jiān)測板卡采集模擬的壓力信號，通過CAN總線與中央處理平臺進行數(shù)據(jù)通信[3]。由于無風源提供試驗，結合實際場地使用高精度電位器作為模擬變量控制壓力的調(diào)節(jié)。電位器安裝在盲板上，電位器的使用可滿足機車試驗過程中所需要的各個壓力值，確保試驗過程中各項參數(shù)顯示正確[3]，見圖5。

圖5 ABDR 壓力監(jiān)控檢測原理

2.2 AFDR：機車防火監(jiān)控試驗系統(tǒng)

機車防火監(jiān)控試驗系統(tǒng)采用煙霧感應和溫度感應，模擬機車機械間和司機室兩個地點的防火報警。通過線纜連接至防火監(jiān)控板卡，防火監(jiān)控板卡安裝在6A 系統(tǒng)的主機箱內(nèi)，防火監(jiān)控板卡采集火災探頭的報警信號，防火監(jiān)控板卡通過CAN 總線與中央處理平臺通信。系統(tǒng)實現(xiàn)了試驗機車防火系統(tǒng)的全部功能，具備較高的靈敏度、時效性及視頻傳輸聯(lián)動性。由于柜體及成本等因素限制，現(xiàn)階段只安裝煙感、溫感兩個傳感器，后期如試驗需要可隨時加裝，見圖6。

圖6 AFDR 試驗系統(tǒng)設計原理

2.3 AGDR：高壓絕緣檢測系統(tǒng)

高壓絕緣檢測系統(tǒng)的設計是通過CAN 總線與中央處理平臺通信，高壓絕緣檢測箱面板上設置檢測按鈕，按下按鈕后，檢測開始（絕緣檢測條件必須滿足）。功率部件將110V 直流電源逆變成50Hz 的交流電輸出（車型不同輸出電壓不同），使用50Ω 電阻模擬機車高壓電壓互感器的次邊線圈，裝置根據(jù)輸出電壓幅值判斷機車高壓原邊絕緣狀態(tài)，檢測結果在高壓絕緣檢測箱自帶的顯示部件上顯示，并發(fā)送給中央處理平臺保存，試驗臺加入了高壓絕緣檢測輸出短路測試，加強對功率組件輸出能力測試，更加完善了實際檢修需求[6]，見圖7。

圖7 AGDR 試驗系統(tǒng)設計原理

2.4 ATDR：走行部檢測試驗系統(tǒng)

機車每條車軸共安裝6 個復合傳感器，復合傳感器可以測量各測點溫度及沖擊數(shù)據(jù)，通過線纜、前置處理器連至走行部監(jiān)測板卡1，根據(jù)裝置設計原理低于20 km/h 不檢測沖擊，我們自制方波發(fā)生器模擬機車速度25 km/h，滿足JK11430 即檢測溫度又檢測沖擊的工作條件。走行部監(jiān)測板卡通過CAN 總線與中央處理平臺通信，將處理結果通過音視頻裝置顯示。由于柜體尺寸、成本等因素限制現(xiàn)階段只裝備一個前置處理器，6 個傳感器，實現(xiàn)1 軸6 點位檢測，后期如試驗需要可隨時加裝，見圖8。

圖8 ATDR 試驗系統(tǒng)設計原理

2.5 AVDR：機車自動視頻監(jiān)控及記錄子系統(tǒng)

機車自動視頻監(jiān)控及記錄子系統(tǒng)外接四個攝像頭，分別模擬機車機械間、司機室、一二端路況，攝像頭連接檢測板卡，板卡將數(shù)據(jù)傳送至音視頻裝置，圖像實時傳輸，通過AV3 板對視頻進行存儲。由于柜體尺寸、成本等因素限制現(xiàn)階段只安裝4 個攝像頭，后期如試驗需要可隨時加裝，見圖9。

圖9 AVDR 試驗系統(tǒng)設計原理

2.6 試驗臺人機交互功能實現(xiàn)

HX 型機車車載6A 系統(tǒng)試驗臺的人機交互功能主要體現(xiàn)在系統(tǒng)設置、信息讀取和軟件檢修三大模塊中。所需要的設備主要有專業(yè)連接線、特制讀卡器、信息顯示屏、鼠標、鍵盤一套。通過自制專業(yè)連接線和特定軟件的配合使用可對6A 系統(tǒng)信息進行識別讀取和更改，針對每一項板卡不同地址的配置，實現(xiàn)對單獨板卡的檢修操作，從而實現(xiàn)對各類板卡軟件程序的檢修，見圖10。

3 試驗臺實現(xiàn)功能

3.1 試驗臺實現(xiàn)功能

自試驗臺研制成功至今，現(xiàn)已實現(xiàn)車載6A 系統(tǒng)地面模擬機車全部檢測試驗功能。

（1） 24V、12V 電源插件檢測維修。

（2） CPU1、2 硬件檢測維修，可重新安裝WinPE 系統(tǒng)，實現(xiàn)CPU1、2 硬件互換[2]。

（3） 制作專用連接線，實現(xiàn)ST1、2 固態(tài)硬盤簡單格式化。

（4） AV1、AV2、AV3 板卡檢測維修、固態(tài)硬盤修復。

（5） JK11430 走行部檢測、檢測試驗箱維修，復合傳感器、前置處理器的檢測維修。

（6） 高壓絕緣檢測、高壓絕緣檢測箱維修。

（7） 煙溫報警檢測，煙感、溫感、復合型傳感器的檢測維修。

（8） 視頻各插件檢測，攝像頭的檢測維修。

（9） 制動插件檢測。

（10） 音視頻裝置檢測維修。

3.2 試驗臺無法實現(xiàn)功能

由于車間承修貨運機車的根本原因，6A 試驗過程不提供列供試驗，且由于試驗設計過程場地因素限制，缺乏600V 直流電源、缺乏風源及配套設施，因此現(xiàn)階段無法實現(xiàn)列車供電試驗功能。

4 試驗臺效果檢查總結

4.1 技術效果

（1） 試驗臺研制成功后依據(jù)試驗結果整理形成了6A 系統(tǒng)檢修作業(yè)指導手冊總結故障處理方法，方便車間專業(yè)班組作業(yè)者按照故障處理方法對簡單故障進行不下車檢修，有效節(jié)約了6A 系統(tǒng)的檢修時間。

（2） 依據(jù)6A 系統(tǒng)試驗臺的檢修基礎，車間具備機車車載6A 系統(tǒng)的自主檢修能力。

4.2 經(jīng)濟效果

自2022 年4 月車載6A 系統(tǒng)試驗臺研制成功至今，已修復6ACPU1、CPU2 板卡15 塊，ST1、ST2 板卡12 塊，AV3 板卡9 塊，音視頻終端2 臺、制作不下車格式化USB 連接線成功修復ST1、ST2 固態(tài)硬盤17 塊。

節(jié)約CPU 板卡委外修成本為：總成本=件數(shù)×委外修價格=15×4 200=63 000 元

節(jié)約ST 板卡委外修成本為：總成本=件數(shù)×委外修價格=12×2 360=28 320 元

節(jié)約AV3 板卡委外修成本為：總成本=件數(shù)×委外修價格=9×10 450=94 050 元

節(jié)約固態(tài)硬盤委外修成本為：總成本=件數(shù)×委外修價格=17×2 000=34 000 元

節(jié)約音視頻終端委外修成本為：總成本=件數(shù)×委外修價格=2×12 000=24 000 元

本次經(jīng)濟效益應等價為單位時間內(nèi)增加產(chǎn)量的檢修成本，即：全年經(jīng)濟效益=301 370 元