技术装备轨道交通装备与技术第3期2021年5月文章编号：2095 -5251(2021)03 -0029 -03
电力机车教孛化调武糸蜣设计
史建飞
(中车大同电力机车有限公司山西大同037038)
摘要：从提升电力机车调试效率和增强测试数据可靠性出发，提出了电力机车调试 作业数字化设计方案。通过分析电力机车调试作业内容，定制自动化数据采集装置，
结合软件调试系统，将离散分布的工艺要素，人、机、料、法、环、测有机结合，构建文件 设计、计划调度、工艺执行、过程质量等环节统一的数字化调试系统，实现电力机车例
行试验及日常维护检查自动化，全生命周期运维数据可视化，故障预警智能化。 关键词：数字化调试；可视化；智能化
中图分类号：U264.91 文献标识码：B
D01：10. 13711/jki32 - 1836/u.2021.03.010
目前，我国电力机车的出厂例行试验和日常维护
试，操作者根据试验规程，对电力机车功能进行逐项
检查验证，作业人员的经验、技术水平、责任心等直接
影响产品质量。此种模式造成电力机车测试效率低，
检查数据不易收集，数据可靠性差，在很大程度上限
制了电力机车的调试效率及故障预警的准确性。
随着中国制造2025不断推进，制造业转型全面
开展，调试数字化是电力机车生产提高生产效率，持
续改进产品质量的必然选择。
1系统方案
11系统组成
系统主要部件包括：数字化试验台、调试工装、
视频/图像采集设备、移动作业终端、车间调试服务
器、企业数据中心、服务器等，各部件负责功能如下：
(1) 数字化试验台：包括称重试验台、列供试验 装置、重联试验模拟器等试验装置，完成试验内容及
数据传输。
(2) 调试工装：调试工装包括数字风压表、数字游 标卡尺、激光测距装置、网络数据采集板卡，完成机车
调试过程中风压、电信号、尺寸等数据的采集及传输。
(3) 视频/图像采集设备：完成调试工艺/操作 合规性图像/视频信息采集及传输。
收稿日期=2020-10 -23
作者简介：史建飞（1981 -)，男，高级工程师，从事厂内质量管理工
作。(4) 移动作业终端：完成调试系统无线接人，获
取调试任务，执行调试作业并获取调试结果，得出试
验结论。
(5) 车间调试服务器：完成调试数据的接收和管理功能，提供调试数据査询功能。
(6) 企业数据中心服务器：提供调试工艺文件编制、调试人员及调试设备管理、调试任务发布、调
试过程管控、调试结果管理和分析等功能。
12系统功能
(1) 列车调试工艺规程实现电子化，根据工艺过程设置管控节点，规范调试过程执行，加强工艺过
程管控。
(2) 通过移动终端获取调试任务，调试人员按照任务规定调试步骤依次执行调试，终端实时获取
并显示调试数据，自动判断调试结果。
(3) 通过数字化试验台，调试工装进行调试动作，并实时读取调试结果，读取的调试数据包括列车
网络数据、继电器状态、电平信号、压力信号、尺寸检
测数据等。
(4) 支持调试结果自动判断，调试数据通过无线方式传输至调试服务器，调试服务器根据调试步
骤生成结构化调试数据，并将数据及其变量写人电
低频功率放大器子化工艺规程相应位置，与预设值进行比对，得出试
验结论。
(5) 通过软件判断调试控制指令、动作信号、数 据检测等结果与工艺要求是否一致，自动形成试验
报告，降低人为填写错误对调试过程的影响，提升数
监控摄像机支架29
据可靠性。
(6)通过对机车调试过程数据、调试结果数据、整改数据进行数据挖掘分析，为机车设计、制造质量 的改进提供有效数据支撑。
2 主要部分的开发设计
电力机车数字化调试系统的功能主要通过软件实现，其研究任务的关键在于终端软件的开发设计和数字化试验工装设备的定制。
2.1数字化调试终端软件设计
数字化调试终端软件作为系统的核心，主要实 现功能包括系统管理、工艺规程编辑、作业任务分配、工艺管理、调试进度管理、数据智能分析、数据管 理以及自动报告功能，软件框架如附表1所示。
表1数字化调试终端软件框图
系统管理工艺规程编辑功能作业任务分配功能工艺管理功能调试进度展示功能试验报告数据分析功能
用户管理界面
权限管理界面数据统计显7K层登录界面工艺规程编辑页面作业任务分配界面工艺管理界面调试进度展示界面报告页面数据分析系统配置
日志管理
故障预测
服务层
用户服务
权限服务
系统配置服务
日志服务
工艺规程编辑服务作业任务分配服务工艺管理服务进度展示服务报告服务
数据统计服务
数据分析服务
故障预测服务发电机冷却器
数据层M V B网络数据 空气压力信号采集机械尺寸数据采集
系统能够实现以下功能：
(1) 具备按工艺步骤制定试验规则（如不允许跳过：即该试验未完成/不合格，不允许进行下一
步），支持添加语音、视频、动画或图片等辅助调试
周广普信息。
(2) 支持多权限管理功能：具有管理人员、技术 人员、操作者等不同权限管理功能。
(3) 能够对工作任务进行分配、工艺规程进行编辑，对调试主管工艺师等不同角人员，实现对车
型、人员、工序、设备、工装、工具等内容增减的调配。
(4) 能够对生产进度进行全流程监控，监控内 容包括列车调试作业进度、作业位置、作业人员、作
业时间等。
(5) 采用基于多数据库服务器的数据备份与管理机制，保证在调试数据递增情况下的数据安全，
构建镜像数据库，对数据进行实时的备份存储，保证
系统数据的稳定访问与存取。
(6) 能够自动生成试验报告，能够对获取的数据进行深度分析，包括时间数据、故障数据、试验数
据等，并通过条件设置等方法实现故障预警。
2.2数字化试验工装设备定制
为满足电力机车数字化调试系统实现调试自动
化要求，调试设备必须具备数字化和无线传输功能。
本系统包括MVB监测、激光测高、微距测量、受电
弓测试、电压测试、电阻测试、音频测试、温度风速测网络证件
试、空气管路压力测试等无线采集仪器。(1) MVB网络数据采集装置
MVB总线是机车控制信号和反馈信号传输的
主要路径，通过MVB网络数据采集装置监听MVB
总线可以获取10和继电器状态信息，包括操作板
键、受电弓、主断、变压器、制动柜、辅机等多种关键普通注塑机射咀头
部件的逻辑状态和部分部件的模拟状态。装置通过
无线传输与服务器连接。
(2) 压力信号采集板卡
直接在制动柜测试端口，通过压力传感器采集
总风、列车、闸缸等压力值，并计算其变化量，用于空
气压力相关试验项目的数据采集及无线传输。
(3) 机械尺寸测量装置
通过无线激光测距仪测量车钩、车感器、电子标
签等距轨面参数，无线激光微距检测仪进行横向止
挡间隙、垂向止挡间隙等微小空间的尺寸测量。
另外，为了确保作业人员能够按照工艺流程进
行调试，增加无线视频记录仪，用以记录作业流程；
同时增加无线图片记录仪，对部分无法测量的状态
以图片的方式进行记录。其中：无线M VB总线采
集仪、无线制动压力测试仪、无线音频测试仪和无线
视频记录仪为现场安装设备，在调试作业之初，将无
线MVB总线采集仪插装于总线测试口，将无线制
动压力测试仪插装于压力测试口，无线音频测试仪
磁吸于驾驶室后墙壁，无线视频记录仪夹装于操作
台上方（视角覆盖整个操作台面）。其他仪器为便
携式设备，由作业人员携带操作。
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(4)无线试验设备
针对直流电压，交流电压，接地电阻，受电弓升 降弓拉力、时间等测试项目采用无线直流电压测试仪、无线交流电压测试仪、无线接地电阻测试仪、无 线受电弓调试仪，参数如表2所示。
附表2无线受电弓调试仪
序号测试项目量程精度1弓髙0 ~4 000m m 1 m m
2升降弓时间0 〜20s0.01s
3拉力0 ~ 150N0. 1 N
4弓速-100 ~ 100m m/s 2 m m/s
3模拟测试
(1) 试验过程功能测试
操作者登陆移动端后，领取当前任务，开始进行 试验，逐一执行规程，手动（或自动）执行试验步骤，等待结果反馈，如果需要手动填写的就手动录人，并 点击下一规程，继续执行。软件具有自主校验功能，每一条规程执行后，系统将数据及其变量写人电子化工艺规程相应位置，与预设值进行比对，自主校验 并得出试验结论。
(2)自动报告功能
当任务执行完毕后，系统将自动生成报告，并提 交到系统中，方便用户查看。后台根据已定义好的报告格式生成报告，如果需要下载可以一键下载到
(上接第28页）
进行冲击和振动试验，以及不少于200万次的动作 疲劳试验后，检査制动连杆转动灵活，发生横向位移 后基本能够自动复位至中间状态；衬套轴向安装状态良好，未发生轴向窜动；衬套内径表面光滑，径向 尺寸基本无变化，最大和最小直径相差〇.〇2 trnn；试 验前和试验后衬套质量相差1.05 g。所设计的制动 连杆符合试验验证的要求。
3.S装车考核
将组装有该配合间隙制动连杆的制动钳体进行 了装车考核，在运用过程中制动钳体动作顺畅，制 动功能正常。在运用3年约120万k m的基础上，检查制动钳体转动灵活，衬套未发生轴向窜动，内径尺寸几乎无减小，直径最大和最小相差0.02 mm。因此该制动连杆无须更换衬套，可以继续组装 使用。本地进行査看。报告内容包括车辆信息、时间、每一
个规程的结果和相关数据值。随试验完成，报告实
时推送消息给相关人，第一时间了解试验的结果。
(3)数据分析功能
可以根据时间范围、车辆、作业任务、人员等
信息进行查询，出符合条件的作业任务，选择采
集数据进行曲线绘制，根据时间与数据的趋势进行
查看分析；支持从车型、部件供应商、调试工具、
调试作业人员等多维度统计分析历史数据，从工艺
流程、调试工具、作业人员、供应商多角度分析产
品质量改进方向。提供调试故障自动分析和诊断功
能，提供故障解决建议方案。提供故障案例及解决
方案录人功能，将故障现象和处理方案录人调试系
统，为调试工程师解决调试问题提供技术指导，降低
调试技术难度，提高调试效率和调试质量。通过故
障类别、故障要素、分析节点等要素设置，实时进行
故障预警。
4结束语
电力机车数字化调试系统提供人机交互的友好
接口，为形成人在环的自动化调试过程提供了重要
保障。
该系统提高了劳动效率，降低了劳动强度，大幅
度提高了数据可靠性；通过数据的挖掘利用，为机车
设计、制造质量改进提供了有力支持。口
4 总结
(1) 运用弹性力学和机械设计理论等相关知识，提出了制动连杆衬套和螺栓杆配合间隙的设计
公式，为制动连杆等相关工况衬套的设计提供了理
论依据D
(2) 通过实际压装、磨损率测试、动作疲劳等方法验证了所设计的制动连杆衬套转动灵活，无轴向
窜动，磨损率小，完全符合试验验证要求。
(3) 通过120万km装车考核，验证了所设计的制动连杆衬套运用正常，可满足实际运用和检修的
要求。
参考文献：
[1] 乔文元，毛虎平，李闯.某柴油机连杆衬套过盈量的计算分析
[J].内燃机.2016(6):57-59.
[2] 董雪飞.柴油机连杆衬套磨损试验研究[D] •太原：中北大学，
2011.□
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