09系列搗固車實施作業狀態自檢的研究

崔北祥　中國鐵路上海局集團有限公司上海大機運用檢修段

1 研究背景

09系列搗固車是鐵路大型養路機械施工的主力車型，在線路維修作業中發揮主體重要作用，在工務系統全面推行精確法線路作業中，對09系列搗固車作業過程控制提出了更高要求。

目前09系列搗固車在鐵路線路維修應用中，作業前車輛自身的檢測與作業系統技術狀態依靠人工經驗或檢查確認，無法實時反饋和自動監控，且因作業環境復雜，人工進入兩線間查看系統狀態會帶來勞動安全風險，客觀需要從技術上解決車輛技術狀態的反饋與監控。作者依據多年的現場運用經驗，提出對作業系統狀態實施自檢，通過設定作業前、作業中整車作業性能主動評估環節，從功能上提升搗固車作業技術保障能力。

下面就09-32型搗固車作業對線路質量產生根本影響的三種作業狀態下的數據進行分析,通過數據自檢來實現搗固車作業性能的判斷。

2 數據自檢監控系統控制原理和功能

2.109 -32搗固車數據自檢控制的設想

本文通過對09-32型搗固車作業技術狀態進行評估，探索降低人工誤操作和系統故障導致的線路作業質量不良。基于這一想法，借助計算機控制技術建立搗固車作業狀態自檢系統，在作業前、作業中，操作人員通過設備自檢功能實現本車性能判斷，達到自主識別、控制異常狀態量，消除潛在安全風險目的，這也是風險思維在大型養路機械設備狀態管控上的運用。計算機自檢功能在導入各監測點數據的同時實現數據的處理分析 ，通過計算處理能夠判斷、決策，對設備作業過程提前介入，消除可能帶來危害。另外搭建09-32型搗固車作業數據自檢系統可以在現有車載ALC軌道作業系統基礎上進行功能拓展，采集車輛過程數據，增加數據處理分析過程，就能實現本文提出的控制目標，或者在現有的搗固車進行網絡化升級以后，嵌入到網絡系統中也能完成監控目標。

2.2 作業狀態自檢監控系統的功能體現

（1）作業前設定自檢環節，可以對車輛狀態進行一次綜合自動診斷，自檢系統逐項語音匯報檢查結果，當語音提示“自檢正常，可以作業”，完成自檢。

（2）作業中某一作業功能喪失，可以停車選擇性的進行電氣、液壓自檢診斷，輸出顯示故障項目和處理建議，幫組技術人員分析、快速定位故障。

（3）作業過程中實時判斷作業輸出數據偏差情況，來判斷控制是否需要報警和切斷的操作。

3 實現數據自檢控制的內容

作業狀態自檢可以分為作業前準備的零點自檢，作業過程自檢，以及作業功能的專項自檢，這些自檢過程通過搗固車作業相關人員在不同作業階段主動選擇作業數據，如表1所示，完成搗固車作業能力的評價，計算機輸出評價結果，輸出控制指令并生成狀態量表。

表1 作業主要自檢數據量表

（1）作業準備零點自檢

本文所述零點是指作業起點設置的基準值，在精確法作業狀況下，以直線作業起點為例（圓曲線時，輸入曲線參數后自動產生圓曲線參數位置基準值），作業起點按照搗固車作業要求必須進行找零，也就是要求后續作業參照基準線路。在直線作業起點各手動輸入參數、傳感器為接近零，假設設定基準偏差不大于零點1%，作業自檢系統開始作業時，把選擇的數值納入自檢范圍，如表1所示選擇作業系統主要參數作為自檢量范圍，自檢系統通過將作業量與系統基準值進行比較，判斷當前值是否超出監控系統設定范圍（根據不同數據性質，可預先調整允許偏差值）。

（2）作業過程自檢和作業功能專項自檢

作業過程自檢和作業功能專項自檢是在零點自檢基礎上，數據監控的延伸，作業過程中狀態自檢重點監控前后兩次偏差量，主要運用是在作業出現異常時，提供預警；專項自檢可以給操作人員提供不同作業量專項檢查，輔助判斷，通過直觀簡單的操作就能初步對設備狀況進行檢查，操作人員不需要專業知識也能迅速判斷和消除故障，恢復作業性能。

（3）自檢數據判斷

通過自檢，發現異常時輸出控制指令和報警語音提示。以撥道數據控制為例（如設定的基準值Xa、基準起撥道電壓值Ya、以及前后兩次撥道差值ΔYa等，正常狀態ΔYa應不超過基準值Xa），利用這些動態的輸入信號信息，實現對撥道作業額動態實時控制，當前撥道量設為系統初始值，待下一個撥道量進入系統時與其進行對比，我們可以對系統設定，ΔYa超出基本偏差量大于Xa=3mm系統就會語音提示，輸出控制指令，停止作業。這樣通過自檢完成作業數據的監控，可以實現對撥道系統的自動控制與報警提示，從而避免由于搗固車的誤操作而造成損壞線路的操作出現。

3 作業狀態自檢監控的實現方案

3.1 自檢電路工作模式

圖1 自檢流程圖

09-32型搗固車在完成作業狀態轉換后，各裝置進入工作準備狀態，計算機通過采集各監測檢測點數據，與設定基準值比較后，可以選擇各輸入量數據自檢、傳感器自檢、測量系統邏輯量自檢、壓力自檢等部分模塊自檢，也可以選擇綜合組合狀態自檢，對車輛作業性能進行安全評價，自檢功能模塊包括：設備底層驅動指令集、系統各部件自檢流程控制程序、自檢結果顯示處理程序等（見圖1）。

3.2 作業狀態自檢監控系統的構成

通過CAN接口的各種模擬，數字I/O模塊是負責收集搗固車設備狀態和其他重要數據信息，傳送至控制模塊，完成作業數據分析、自檢。當搗固車自檢循環完成，對各個測量點狀態完成一次檢查，在車載電腦上顯示出，方便作業人員及時判斷和處理，同時控制模塊給搗固作業系統發出控制信號和報警信號，防止異常操作，建立如圖2線路數據監控結構框圖。

3.3 應用實例

狀態自檢完成后，針對異常數據，控制系統還可以通過輸出控制信號進入作業電路與報警電路兩路信號實現對作業的自主控制，如圖3所示，仍以撥道電路為例。當自檢發現撥道電路存在異常，計算機自動輸出控制信號Q1，撥道旁通閥電路接通，撥道停止工作。在控制撥道停止工作的同時，通過輸出撥道報警信號，觸發撥道報警電路，輸出系統語音報警，并實現線對整個撥道系統的動態監控。

4 論文總結和展望

（1）本文建立了作業系統作業狀態自檢系統，實現作業數據偏差主動干預，實現對09系列搗固車作業系統精確化控制進行探索。

（2）隨著鐵路工務維修體制改革，維修作業修程向規范化、精確化發展，搗固車作業過程中精確化作業能力要求進一步提高，本論文正是適應這一變化針對性研究。

（3）在建立作業狀態數據測量、自檢的基礎上，09系列搗固車作業數據和各部件參數可以實現在線傳輸、分析，實現遠程后臺監控，時時分析，完成對作業元器件狀態性能準確判斷，達到配件全壽命管理，大型養路機械精確化維護也能隨之建立。

[1]李呈旺.集成電路自動測試設備系統自檢的設計.第一屆中國微電子計量與測試技術研討會2008.

[2]周德新,皮依標.機載信息系統維護自檢技術研究（M）.計算機測量與控制,2015（2）：358-361.