輪對檢測體系的運用及改善

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本文作者：吳樂華作者單位：南昌鐵路局車輛處

邏輯結構：輪對狀態動態檢測系統邏輯結構如圖3所示。從圖3可以看出，軟件系統完成輪對檢測相關的觸發、控制、采集和處理功能?，F場的檢測軟件被劃分為尺寸檢測、擦傷檢測、探傷檢測、車號識別、現場控制等軟件及功能模塊，并統一由遠程主控程序協調工作。各軟件子系統分別與各自的硬件系統相連接完成相應的檢測功能。

檢測功能：輪對狀態動態檢測系統主要功能包括尺寸檢測、擦傷檢測、探傷檢測及系統附屬功能，具體見表1。

運用效果和存在的問題

1運用效果

系統投入運用3年多，平均每天入庫動車10輛左右，尺寸檢測超限報警復核正確率為76%，擦傷重復報警復核正確率為51%，為檢修提供了重要參考依據。擦傷報警典型案例如圖4所示。從圖原始波形分析可以看出，該輪位存在擦傷或剝離現象，檢修人員復核結果如圖5所示。從圖5可以看到，該輪位確實存在擦傷現象，系統報警準確。

2存在的問題

系統投入運用以來，存在的主要問題包括擦傷檢測效率、車輪直徑檢測精度及數據管理等方面問題。擦傷檢測效率方面，遇到受檢列車速度很慢通過檢測區域時，系統檢測的原始數據量非常大，浪費磁盤空間，同時嚴重影響處理效率，從而降低了檢測效率。車輪直徑檢測精度方面，系統在檢測過程中，存在軌道沉降現象，系統對該問題的規避存在缺陷，導致車輪直徑檢測精度受到影響。數據管理方面，采用BS系統進行管理，數據訪問便捷，系統所有用戶可以訪問系統中所有檢測相關數據信息。由于考慮到數據保密性和安全性問題，系統用戶權限設置方面存在缺陷，應對不同角色用戶分配不同的訪問權限。

問題的分析與改進

1提高擦傷檢測效率

擦傷檢測效率問題主要影響因素是原始數據采集控制部分存在問題。既有方式是列車受檢過程中采集并保存每個車輪的原始數據，遇到受檢列車速度過慢或停車的情況，采集的原始數據量很大，給計算機處理帶來很大的負擔，影響檢測效率，同時也浪費磁盤空間。針對該問題，解決方式需要從以下角度進行考慮，一是增加數據采集縮減功能，二是優化數據處理控制進程。數據采集縮減部分，在采集的同時進行數據縮減，只對有用的數據進行過濾，其余的在保存時予以丟棄，從而減小數據量，提高處理速度。每個通道設置一個高度的判斷值，如圖6所示。如果高于判斷值則是平衡狀態，如果低于判斷值則為下壓狀態。平衡狀態的波形波動對于算法計算是無用的，只需要保留很少一部分波形即可，其余的數據可丟棄。如果停車的時候車輪壓在擦傷桿上，該通道的數據處于下壓位置，則對數據的長度進行判斷。由擦傷的采集頻率和擦傷桿的長度計算得到，列車在以1km/h的速度下通過擦傷桿所采集的數據包是40個，在下壓位置采到40個數據包以后，數據將不再保存，這樣就不會造成停車數據過大而溢出。數據縮減功能的應用，在正常的檢測速度下，數據文件的縮減達到50%～70%，其處理速度也變為原來的一半左右。在縮減數據的同時，也能有效地解決停車而引起的超時問題。數據處理流程控制部分，由于數據處理慢和過車頻繁的問題，為了實現線程的正常暫停和喚醒，改進處理暫停的機制，增加一個數據隊列用來存儲每次過車的數據文件名和地址。數據處理不在讀取每次過車的文件，而是從數據隊列中取文件處理，采集和處理分開進行，不會在數據處理喚醒以后造成混亂。改進后從使用情況來看，有效解決了數據累積的問題，提高了擦傷檢測效率，也提高了系統整體檢測效率。

2提高車輪直徑檢測精度

根據“3點確定1個圓”的原理，車輪直徑檢測原理如圖7所示。FG長度、∠AFG和∠BGI的角度屬于固定值，AF和BG長度通過圖像處理可以得到。設車輪半徑為r，得到如下關系式：AC2＋（r－CE）2=r2，（1）BD2＋（r－DE）2=r2。（2）標定時得到FG=m，AF=m1，BG=m2，假設AC=n，則BD=m－m1×cosθ－m2×cosθ－n，那么式（1）和式（2）可表示為n2＋（r－m1×sinθ）2=r2，（3）（m－m1×cosθ－m2×cosθ－n）2＋（r－m2×sinθ）2=r2。（4）通過方程組可以得到車輪半徑r，車輪直徑為2r。過車檢測時出現軌道沉降的情況相當于圖7中FG軌道面下降了一個高度，引起AH和BI的變化，導致車輪和標定時的相對位置不一致，引起檢測精度出現誤差。只有通過對沉降高度值進行檢測，使用檢測值進行補償后計算車輪直徑，才能確保檢測精度。檢測軌道沉降高度采用位移傳感器采集軌道在過車時相對的位移變化值，再進行濾波得到有效的高度變化差值。系統具有軌道沉降檢測的接口，增加一組位移傳感器后該問題得到有效處理，車輪直徑檢測精度明顯提高。

3改進數據管理問題

數據管理方面，對用戶權限和角色的設計方面進行改進，避免數據管理存在混亂的現象，管理員可以對新建用戶分配指定的數據訪問和管理權限。同時，報表增加了用戶操作記錄查詢功能，當用戶對數據進行增加、刪除或更改后，系統實現自動記錄操作過程，方便系統管理的監管。改進后，管理員可以合理管理系統數據的訪問權限，提高了數據的安全性和保密性。

結論

輪對是列車走行部中極為重要的部件，輪對的技術狀態直接影響行車安全。輪對狀態動態檢測系統投入運用后，通過對運用過程中出現問題的及時改進和完善，設備在使用效率、檢測精度和安全快捷方面得到明顯提高，真正成為檢修人員得力的助手。該系統使輪對的質量狀況隨時處于被跟蹤控制狀態，能夠有效避免因輪對超限引起的行車事故，給鐵路安全運營帶來顯著的經濟效益和社會效益。