電力機車機械試驗自動化調試技術的研究與實踐

張萬宏 張帥 張雁勛

摘要：電力機車機械試驗是機車交付顧客前狀態的一項重要指標，其中尺寸測量項目關乎機車限界、信號系統、重聯、撒砂、小半徑通過等各項關鍵性能，其中包含電子標簽、自動過分相車感器、信號線圈、車鉤高度等多項關鍵工序。各車型機械尺寸測量數據，備受段方和客戶關注。目前在機車機械試驗關鍵尺寸測量項目中，仍存在著測量設備落后、管控手段落后等問題。為有效解決存在的問題，進一步提升機車機械試驗的效率和質量，結合工業4.0和智能制造2025的發展趨勢，亟待探索一條適合電力機車機械試驗自動化調試方式。

Abstract： Mechanical test of electric locomotive is an important index before locomotive delivery to customers， among them， the dimension measurement items are related to the key performance of locomotive gauge， signal system， reconnection， sanding， small radius passing， etc.It includes electronic label， automatic over phase car sensor， signal coil， coupler height and other key processes.The mechanical dimension measurement data of each model has attracted the attention of the segment and customers. At present， there are still some problems in the key dimension measurement items of locomotive mechanical test， such as the backward measurement equipment and the backward control means. In order to effectively solve the existing problems and further improve the efficiency and quality of locomotive mechanical test， combined with the development trend of industry 4.0 and intelligent manufacturing 2025， it is urgent to explore a suitable automatic test mode for mechanical test of electric locomotive.

關鍵詞：機械試驗;mvvm;自動化調試

Key words： mechanical test;mvvm;automatic test

中圖分類號：TH86? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0209-02

0? 引言

國內軌道交通裝備制造企業中，在機車機械試驗尺寸測量方面，多數采用如卷尺、內卡鉗等測量工具進行測量。部分企業采用電子游標卡尺等進行尺寸測量，讀數精度較高。這樣的測量方式，仍存在著一些問題，現場大量使用卷尺、內卡鉗等測量工具，讀數慢、誤差大，讀數后，需要手動填寫至試驗記錄，需要耗費大量精力保證機車試驗數據的正確性。尺寸數據記錄于紙質工藝文件，對測試結果的查詢和追溯困難。

1? 系統功能分析和設計

在該系統的需求捕捉和系統分析階段，根據機車例行試驗的需要，擬定相應軟件開發計劃書，確定了軟件開發遵循的開發流程。系統開發開始，結合生產現場，調研分析了系統功能需求和技術難點，結合系統需求，進行了系統整體規劃設計，同時完成相關數據庫的分析和設計，針對系統需要，設計軟件界面，并進行各功能代碼編制、測試，最后對系統進行整合、調試，確保系統滿足預期需求，保證了系統功能與顧客需求的一致性。

機車機械試驗原有工作流程如圖1所示。

結合原有工作流程，在尺寸測量、數據傳輸、存儲、合格記錄生成方面進行相應系統策劃，新工作流程如圖2所示。

由圖2可見，充分借鑒原有工作流程，確保一線操作員工在工作流程上的一致性。采用數字化采集設備進行尺寸測量，通過數顯卡尺、數顯內卡鉗進行相關尺寸測量，并直接將測試結果傳至系統服務器，避免原有使用卷尺測量造成的測試誤差大、效率低的問題。由系統進行測試結果的判斷，避免由于員工疏忽造成試驗結果的錯填。由數據庫進行試驗數據的存儲和管理，避免紙質工藝文件存在的數字可追溯性差、查詢不便的問題。由系統判斷試驗數據的完整性，避免試驗數據的漏檢，影響機車產品質量。由系統生產試驗合格報告，為顧客提高良好監控手段，增加顧客滿意度。

1.1 系統主要功能模塊

根據需求捕捉和需求分析，系統的硬件系統包括數顯量具、無線發送器、接收器和筆記本電腦，系統拓撲圖如圖3。

其中，數顯卡尺負責測量數據的采集與顯示，無線發送器、接收器負責尺寸數據的傳輸，筆記本電腦作為管理系統的載體，負責試驗操作的可視化顯示和試驗數據管理等核心業務。

系統的軟件系統包含試驗工藝管理、試驗機車管理、機械試驗和系統管理等四個模塊，系統的操作人員類型包括工藝技術人員、生產管理人員、試驗操作人員和系統管理員。其中，工藝技術人員負責機車機械試驗工藝的管理，生產管理人員負責試驗機車的管理，試驗操作人員負責根據系統提升進行相關尺寸的測量和試驗問題的管理，系統管理員負責操作人員的管理。軟件系統的總體要求是軟件界面友好，流程清晰，便于一線操作員工快速掌握;系統運行穩定，數據的分析處理可靠，適應于工業級應用;有相應的權限管理和數據恢復功能，防止誤操作之后造成的系統崩潰。

1.2 系統流程分析

結合系統相關模塊和權限設計，根據優化后的機械試驗業務流程，對系統管控流程進行了梳理管理各流程進行相應梳理，明確了系統各操作人員的操作流程。主要業務流程為工藝技術人員分析機車機械試驗操作項目，優化測量流程，編制試驗工藝;工藝文件經流程定版后，可下發現場組織生產;生產管理人員按照生產計劃添加試驗機車，并可根據需要編輯、刪除試驗機車信息;機車試驗人員選擇試驗機車，系統創建試驗記錄表，試驗人員根據系統提示進行相應測量和問題記錄，完成當前試驗測量后，系統判定結果合格后跳轉至下一試驗操作。

1.3 系統實現

機械試驗自動化調試系統包含試驗工藝管理、試驗機車管理、機車機械試驗和系統操作人員管理四大模塊，每個模塊內又包含多個子模塊。系統主要數據類型包括機車車型、試驗工藝、測量項點、測量工具、試驗問題等。系統開發采用Microsoft Visual Studio 2012集成開發環境，使用C#語言進行軟件開發，數據庫軟件系統采用Sql Server 2008數據庫環境，開發過程遵循軟件工程基本原理。

系統開發的難點在于測量數據的傳輸、處理和試驗操作的跳轉。

測量數據的傳輸方面，目前很多測量儀器都具備了數顯和測量數據直接輸出功能，可以直接通過連接無線發射器，把數據傳輸到另一端連接接收器的電腦上，完成了數據的傳輸。試驗數據的處理方面，系統采用MVVM的開發模式。MVVM模式源自MVC模式，其本質是通過ViewModel連接View和Model，實現數據更新與視圖變化聯動。在試驗數據處理模塊，通過建立試驗數據TestData的ViewModel類，在測量儀器發送試驗結果時，系統根據TestDataModel數據的變化，直接在界面上顯示相應數據，并有系統后臺進行判斷，完成了試驗數據的處理功能。

試驗操作的跳轉方面，為保證試驗工序的有序執行，員工在進行當前試驗操作后，系統判斷當前試驗操作是否為最后的試驗操作，若不是，則根據經排序后的樹形數據，跳轉至下一節點。

2? 結語

通過對電力機車機械試驗自動化調試技術的研究與實踐，打破了電力機車調試領域的傳統試驗方法，將傳統量具與自動化控制系統結合，有效解決了傳統管控方式存在的測試效率低、數據可靠性差、數據難以保存和分析的弊端。軟件系統遵循軟件工程，用工程化方法構建和維護有效的、實用的和高質量的軟件。系統采用成熟的三層架構和MVVM設計模式，有效提高了系統與需求的一致性和系統開發的效率和準確性。機械試驗自動化調試技術，有效提高測試效率和數據準確性，通過系統生成合格報告，為顧客提供良好的過程監管模式，增加了顧客滿意度。同時，系統的開發與完善，是兩化融合的一次良好實踐，為后續工作的開展提供了思路和經驗。

參考文獻：

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