發(fā)布時(shí)間：2016-05-26 07:09

1  引言 

1 1研究背景及意義 
機(jī)車(chē)走行部車(chē)載監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)是各機(jī)務(wù)段整備檢修的重要設(shè)備，在機(jī)車(chē)運(yùn)用中發(fā)揮著為安全保駕護(hù)航的作用，其溫度報(bào)警是判斷走行部相關(guān)部件是否良好的重要依據(jù)，裝置安裝以來(lái),成功預(yù)報(bào)了多起走行部故障,包括軸箱軸承故障、電機(jī)軸承故障等,為確�？瓦\(yùn)機(jī)車(chē)的安全運(yùn)用發(fā)揮了重要作用, 有效地防止了多起可能發(fā)生的熱軸、燃軸等惡性事故及在線影響運(yùn)行的故障,有力地保障了行車(chē)安全。同時(shí)，系統(tǒng)也是整備檢修過(guò)程中的重要參考，能夠準(zhǔn)確的反映走行部設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài),其預(yù)警能力的提升有助于對(duì)機(jī)車(chē)走行部早期故障進(jìn)行處理,將安全防線控制在段內(nèi),做到“防患于未然”。因此，機(jī)車(chē)走行部車(chē)載監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)對(duì)于機(jī)車(chē)的正常運(yùn)用、檢修、整備有著重大的意義。

在確保走行部安全方面，溫度信息直接反應(yīng)走行部的安全狀況，是否能夠?qū)囟刃畔⑦M(jìn)行充分的分析，從而對(duì)走行部安全狀況作出準(zhǔn)確判斷，直接影響到機(jī)車(chē)的運(yùn)行安全。基于此，我們需要通過(guò)信息技術(shù)將溫度信息通過(guò)軟件進(jìn)行提取，做出正確的分析，避免人工分析存在的漏洞，提高分析效率，從而確保機(jī)車(chē)安全。尤其在當(dāng)前的形勢(shì)下，鐵路發(fā)展的步伐越來(lái)越快，全路客貨運(yùn)力緊張，機(jī)車(chē)運(yùn)用交路長(zhǎng)，檢修整備時(shí)間短，機(jī)車(chē)走行部安全監(jiān)測(cè)方面逐步向自動(dòng)化和信息化方向發(fā)展。為滿足鐵路信息化的需求，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)監(jiān)測(cè)信息的綜合分析，提高分析的準(zhǔn)確性、有效性和效率，成為我們的必要選擇。

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1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
基于對(duì)機(jī)車(chē)走行部監(jiān)測(cè)裝置的規(guī)范管理，使得裝置檢測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性大大提高，作為運(yùn)用部門(mén)我們面臨的課題從原來(lái)的不斷完善裝置的修管用，減少誤報(bào)警，保證裝置工作的可靠性，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾芜\(yùn)用裝置檢測(cè)的數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮裝置保安全的作用。通過(guò)對(duì)機(jī)車(chē)走行部車(chē)載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合應(yīng)用研究，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)走行部軸承、齒輪和輪對(duì)踏面相關(guān)部件故障的早期預(yù)警，以期將走行部安全防線從以往的行車(chē)途中前移到機(jī)務(wù)段的日常維修中來(lái)。
（1）整備管理。車(chē)載設(shè)備采用計(jì)劃?rùn)z修與故障報(bào)活檢修相結(jié)合的模式，對(duì)車(chē)下部分采用檢查檢測(cè)相結(jié)合的辦法，通過(guò)便攜式檢測(cè)儀對(duì)車(chē)下傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測(cè)和故障判斷；對(duì)車(chē)上部分以檢查試驗(yàn)為主。
（2）數(shù)據(jù)管理。走行部監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)采用機(jī)車(chē)入庫(kù)趟趟轉(zhuǎn)儲(chǔ)、趟趟檢索分析，數(shù)據(jù)限期保存、定期清理，對(duì)每臺(tái)機(jī)車(chē)必須保存原始數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)保留期限最少為半年，典型案例永久保存的方式。
（3）運(yùn)用管理。一是在裝置的使用上要求機(jī)車(chē)出庫(kù)時(shí)，“裝置”應(yīng)處于良好狀態(tài)，“裝置”不良，禁止機(jī)車(chē)出庫(kù)牽引列車(chē)。二是途中報(bào)警，嚴(yán)格按規(guī)定要求處理。三是裝置在途中出現(xiàn)故障，按應(yīng)急處理辦法監(jiān)控運(yùn)行。

（4）檢修管理。一是制定了機(jī)車(chē)走行部監(jiān)測(cè)裝置的中、小、輔修檢修工藝。二是制定了裝置配件檢修工藝和配件互換管理辦法。三是不斷地完善整備修檢查范圍和技術(shù)要求。

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2 機(jī)車(chē)走行部軸承溫度檢測(cè)分析

2.1 機(jī)車(chē)走行部軸承溫度分析
對(duì)影響機(jī)車(chē)走行部溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)的因素進(jìn)行深入分析和挖掘，是做出走行部數(shù)據(jù)正確分析的基礎(chǔ)，，是解決當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)對(duì)比分析的理論依據(jù)。根據(jù)機(jī)車(chē)的實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)，我們要找到影響機(jī)車(chē)走行部軸承溫度的末端因素：
（1）同一轉(zhuǎn)向架軸箱同測(cè)點(diǎn)：包括 4 個(gè)對(duì)比組 11、21、31；16、26、36；41、51、61；46、56、66。
（2）同一轉(zhuǎn)向架電機(jī)位同測(cè)點(diǎn)：包括 4 個(gè)對(duì)比組 12、22、32；15、25、35；42、52、62；45、55、65。

（3）同一轉(zhuǎn)向架抱軸同測(cè)點(diǎn)：包括 4 個(gè)對(duì)比組 13、23、33；14、24、34；43、53、63；44、54、64。

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2.2 對(duì)比分析測(cè)點(diǎn)選擇
本文通過(guò)對(duì)一定數(shù)量的和諧型機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)從溫升分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并由此反映出各和諧機(jī)車(chē)對(duì)比組測(cè)溫點(diǎn)溫升分布情況，從而確定出地面分析預(yù)警門(mén)限值標(biāo)準(zhǔn)。
統(tǒng)計(jì)方式： 本次統(tǒng)計(jì)主要應(yīng)用到最大溫升指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)最大溫升的分布情況。統(tǒng)計(jì)對(duì)象為 HXD3 型機(jī)車(chē)對(duì)比分析測(cè)點(diǎn)組，統(tǒng)計(jì)時(shí)間為 2014 年度至今有行車(chē)數(shù)據(jù)反饋的行車(chē)時(shí)間段，統(tǒng)計(jì)所有和諧機(jī)車(chē) 300 行車(chē)趟次中各對(duì)比測(cè)點(diǎn)組出現(xiàn)過(guò)的最大溫升情況。
（1）同一輪對(duì)齒端軸箱與非齒端軸箱測(cè)點(diǎn)對(duì)比門(mén)限值的確定（包括 6 個(gè)對(duì)比:11、16；21、26；31、36；41、46；51、56；61、66）。

①1 軸 1 位與 1 軸 6 位最大溫升詳細(xì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果情況如圖 2.1。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，一軸齒端軸箱與非齒端軸箱對(duì)比測(cè)點(diǎn)最大溫升主要集中在 10℃左右，15℃-20℃之間出現(xiàn)概率較少，達(dá)到或超過(guò) 20℃的現(xiàn)象存在但不多見(jiàn)。
在解決了對(duì)比分析測(cè)點(diǎn)和門(mén)限值標(biāo)準(zhǔn)以后，如何完成機(jī)車(chē)走行部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，對(duì)數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行改進(jìn)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)對(duì)比分析過(guò)程，直觀的顯示出分析結(jié)果，成為現(xiàn)場(chǎng)迫切需要解決的問(wèn)題。一鍵分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，本著滿足機(jī)務(wù)段機(jī)車(chē)檢修部門(mén)按照標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)機(jī)車(chē)走行部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行更為有效的科學(xué)分析和數(shù)據(jù)管理，避免依靠人工對(duì)比和記錄，步驟繁瑣，極易出現(xiàn)遺漏的問(wèn)題，達(dá)到更好地為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)服務(wù)的目的�？紤]到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)分析工作人員計(jì)算機(jī)操作能力、水平參差不齊的現(xiàn)實(shí)情況，提出了系統(tǒng)溫度對(duì)比分析操作簡(jiǎn)單易行的需求；考慮到機(jī)車(chē)整備作業(yè)任務(wù)量繁重，機(jī)車(chē)走行部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的時(shí)效性的要求，提出了系統(tǒng)溫度對(duì)比分析快捷、高效的需求。采用“一鍵分析”系統(tǒng) ，自動(dòng)依據(jù)事先設(shè)定的門(mén)限值對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比分析，并給出分析結(jié)果，成為滿足現(xiàn)場(chǎng)的迫切生產(chǎn)需求。

在實(shí)現(xiàn)“一鍵分析”系統(tǒng)過(guò)程中，需要比較不同軸位的溫升情況，而機(jī)車(chē)軸溫監(jiān)測(cè)采用多傳感器輪詢模式。以 6 軸車(chē)為例，共計(jì) 36 個(gè)傳感器。車(chē)載系統(tǒng)每隔一定時(shí)間輪詢查看每個(gè)傳感器數(shù)據(jù)，造成多傳感器上傳數(shù)據(jù)時(shí)間不同步。且在數(shù)據(jù)傳送、處理、存儲(chǔ)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生輪詢頻率不一致情況，造成數(shù)據(jù)頻率不一致。這就造成不同軸位溫度數(shù)據(jù)沒(méi)有可比性。所以本文提出以多傳感器時(shí)間配準(zhǔn)方法，克服數(shù)據(jù)不同步，不同頻的困難。以下將分析多種時(shí)間配準(zhǔn)方法，選取最適合本文課題的配準(zhǔn)方法。

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3  多傳感器時(shí)間配準(zhǔn)方法 ........................................... 28 
3.1  內(nèi)插外推法 ................................................... 28 
3.2  最小二乘估計(jì) ................................................... 30 
4  一鍵分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ........................................ 36 
4.1  設(shè)計(jì)目標(biāo) ...................................................... 36 
4.2  設(shè)計(jì)原則 ..................................................... 37 
5  系統(tǒng)研究成果與應(yīng)用效果 ......................................... 48 
5.1  系統(tǒng)的研究成果 ................................................ 48 

5.2  創(chuàng)新性、先進(jìn)性 ............................................... 48 

5 系統(tǒng)研究成果與應(yīng)用效果

5.1 系統(tǒng)的研究成果

經(jīng)過(guò)對(duì)濟(jì)南鐵路局某機(jī)務(wù)段現(xiàn)場(chǎng)需求的詳細(xì)調(diào)研，并經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)車(chē)走行部軸承溫度和測(cè)溫點(diǎn)的分析，運(yùn)用技術(shù)攻關(guān)的方式切實(shí)完成了機(jī)車(chē)走行部軸溫對(duì)比“一鍵分析”功能的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了與原地面分析系統(tǒng)的緊密耦合，使軸溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)比分析工作與地面數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)無(wú)論從技術(shù)的銜接、操作的同步上都是完整的，并且充分利用機(jī)務(wù)段網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，豐富了機(jī)務(wù)軟件平臺(tái)的整體功能。

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5.2 創(chuàng)新性、先進(jìn)性
(1)將機(jī)車(chē)走行部各軸承測(cè)溫點(diǎn)進(jìn)行分組，利用數(shù)據(jù)對(duì)比分析的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承質(zhì)量狀態(tài)的預(yù)警。這種分析方法具有一定的創(chuàng)新性，排除了非軸承故障因素造成的軸承溫升報(bào)警和超溫報(bào)警，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)機(jī)車(chē)走行部故障，維護(hù)正常的鐵路運(yùn)輸秩序具有重要指導(dǎo)意義。
(2) 采用“一鍵分析”來(lái)完成復(fù)雜的對(duì)比分析程序，方便簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng)。
(3)“一鍵分析”功能依托于原有的地面分析軟件和段級(jí)辦公網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，具有安全可靠系數(shù)高的特點(diǎn)。

(4)系統(tǒng)采用了當(dāng)今成熟的設(shè)計(jì)架構(gòu)理念、方法和工具。軟件采用了 C/S(客戶端/服務(wù)器)架構(gòu)模式及 BPL + DLL 的軟件框架。既保證了數(shù)據(jù)量大時(shí)的速度，提高了數(shù)據(jù)的安全性，又使軟件具備一定的擴(kuò)展能力。

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5.3 系統(tǒng)應(yīng)用效果
（1）現(xiàn)場(chǎng)使用效果
①操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng) 。機(jī)車(chē)走行部軸溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)比“一鍵分析”操作界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用、人性化，操作簡(jiǎn)單，結(jié)果顯示迅速、明了。當(dāng)處于溫度分析界面時(shí)，點(diǎn)擊“一鍵分析”按鈕，軟件會(huì)自動(dòng)依據(jù)事先設(shè)定的對(duì)比分析測(cè)點(diǎn)組及對(duì)比分析門(mén)限值進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)當(dāng)趟或一段時(shí)間內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，“一鍵分析” 功能的操作界面如圖所示：

點(diǎn)擊“一鍵分析”后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)機(jī)車(chē)同一轉(zhuǎn)向架對(duì)比分析測(cè)點(diǎn)組或同一軸上的對(duì)比分析測(cè)點(diǎn)組的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比分析，并將所關(guān)注的軸位信息及數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)間標(biāo)示出來(lái)，給出分析結(jié)果，以下是該功能的結(jié)果顯示界面：

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6 結(jié)論與下一步工作設(shè)想

6.1 結(jié)論
本文從機(jī)車(chē)走行部車(chē)載監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)存在的問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)對(duì)影響機(jī)車(chē)走行部溫度檢測(cè)數(shù)據(jù)的因素進(jìn)行深入分析和挖掘，提出了對(duì)機(jī)車(chē)走行部軸溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析的理論觀點(diǎn)。根據(jù)對(duì)影響軸承溫度的主要因素進(jìn)行分析，選擇出了受相同外部因素影響的軸承溫度測(cè)點(diǎn)組情況，同軸方向確定同一輪對(duì)齒端軸箱與非齒端軸箱、齒端抱軸與非齒端抱軸、同一電機(jī)齒端與非齒端測(cè)點(diǎn)為對(duì)比分析點(diǎn)組；同位方向確定同一轉(zhuǎn)向架軸箱、抱軸、電機(jī)位同測(cè)點(diǎn)為對(duì)比分析組。同時(shí)，本文通過(guò)對(duì)已有和諧機(jī)車(chē)軸溫?cái)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，反映出各對(duì)比測(cè)點(diǎn)的溫升分布情況，并由此確定出了 30 組對(duì)比測(cè)點(diǎn)的門(mén)限值標(biāo)準(zhǔn)。
為了使機(jī)車(chē)軸溫?cái)?shù)據(jù)的對(duì)比分析變得更精確和方便，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)對(duì)比分析“一鍵分析”功能，可將趟車(chē)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)比，極大地提高了數(shù)據(jù)分析速度和準(zhǔn)確性。根據(jù)一鍵分析功能的應(yīng)用實(shí)際，我們得出以下結(jié)論：
（1）一鍵分析系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、分析效率高。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)“一鍵分析”功能完成機(jī)車(chē)走行部 30 組軸溫測(cè)點(diǎn)的對(duì)比分析過(guò)程，對(duì)提高分析效率、防止誤、漏分析意義重大，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，結(jié)果顯示迅速、明了，現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng) 。
（2）數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)對(duì)比分析選擇分段插值擬合方法進(jìn)行時(shí)間配準(zhǔn)，能很好保證數(shù)據(jù)在整個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度上能取到融合值，且擬合誤差幾乎為零，很好的解決了由于機(jī)車(chē)軸溫監(jiān)測(cè)采用多傳感器輪詢模式，所記錄數(shù)據(jù)具有不連續(xù)，間隔不等的問(wèn)題。選取形狀保持平滑擬合方式進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)對(duì)比的基本時(shí)間匹配方式，曲線不存在過(guò)沖和拐角方直不光滑現(xiàn)象，擬合效果理想，保證了數(shù)據(jù)對(duì)比分析的準(zhǔn)確性。

（3）可靠性高�！耙绘I分析”系統(tǒng)是在原有地面分析軟件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，與原有分析軟件高度融合、緊密銜接，不改變?cè)熊浖牟僮髁?xí)慣，現(xiàn)場(chǎng)適用性強(qiáng)。系統(tǒng)依托段級(jí)辦公網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，具有安全可靠系數(shù)高的特點(diǎn)。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：49928