高速动车组转向架智能装配系统研究

高速动车组转向架智能装配系统研究

杨文卓 蒲小勇 马海涛

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

摘要：近年来，随着经济的快速发展，高铁市场在中国迅速发展，高铁技术的发展促进了中国的经济发展，同时为国内旅游提供了便利，从而保证了高铁设备市场的发展既有高速列车的装配方式是手动装配方式，在此基础上，有必要添加自检互检过程。事实上，这一过程往往耗费大量人力资源，但装配效率较低，导致不严格的装配操作或螺栓泄漏或磨损不当造成的缺陷重复出现。装配过程中的影响因素包括心理状态、环境因素和疲劳程度，其中人的因素最为重要。

关键词：高速；动车组；转向架；智能装配；系统

引言

转向架是高速转向架群的重要组成部分。零件功能和由于转向架故障导致的零件跌落严重危害行车安全。因此，应构建转向架故障排除系统，实时监控转向架关键部件的状态，并相应进行转向架安全状态综合评估。在此基础上，高速接近误差综合智能检测技术充分利用对象互联网技术和地面数据中心强大的数据处理能力，实现了车辆安全监控系统与地面远程监控系统之间的车辆综合检测、诊断、报警。

1我国高速动车组转向架自主研制

我国从1994年开始，通过10余年的时间，研制了20多种动车组。1999年研制的“大白鲨”动车组、2000年研制的“蓝箭”动车组，编组为１动６拖，速度为200ｋｍ／ｈ；2001年研制的“先锋号”动车组，编组为４动２拖，速度为200ｋｍ／ｈ；2002年研制的“中华之星”动车组，编组为２动９拖，速度为270ｋｍ／ｈ，线路试验速度为321.5ｋｍ／ｈ；2004年研制的“长白山号”动车组，编组为６动３拖，速度为210ｋｍ／ｈ。上述动车组转向架的研制主要是在技术上进行探索，通过研究、试制、试验与运用，培养了一大批高速动车组科技人才，积累了丰富数据和经验，为技术引进、消化吸收再创新奠定了坚实的基础。

2故障诊断

2.1基于解析模型的故障诊断

基于分析模型的故障排除方法主要是使用构造观测器估算系统输出，然后将其与实际系统输出进行比较，以获得有关故障的信息。该方法还可分为基于状态估计的方法，即从实际系统输出相对于状态观测器或卡尔曼滤波输出形成残馀物；以及基于参数估计的方法，即从残馀物中提取缺陷特征，以便在后一种情况下，机械分析将确定系统模型参数与物理构件之间的关系方程式，实时识别系统的实际模型参数，然后求解实际物理构件的参数，并与公称值进行比较，以确定系统是否出现故障以及故障的程度基于分析模型的故障排除方法需要精确的数学模型，但随着现代设备越来越大、越来越复杂、越来越非线性，往往很难甚至不可能对系统的精确数学建模，从而大大限制了其传播和应用。

2.2基于信号处理的故障诊断

基于信号处理的故障排除方法是一种传统的故障排除技术，通常使用信号模型直接分析可测量的信号并提取诸如方差、幅值、频率等特性值。，以识别和评估机械设备的状态。一种基于可测量值或变化趋势值控制和可测量信号处理的故障排除方法。一种基于可直接测量的系统输入输出信号及其变化趋势的故障排除方法。当系统的输入/输出信号或变化超出可接受范围时，故障的性质和发生故障的部分可通过异常信号确定；后一种方法利用系统输出信号状态与一定故障源之间的相关性来确定和定位故障，特别是频谱分析方法等。

3智能装配系统构成

3.1装配流程

在组装开始时，操作员可以在刷完工作卡后启动系统。当放置好工作位置后，手动输入示意图号后，系统可以根据条形码自动选择装配过程。此时，操作员必须选择系统中的流程是否已完成，以确定是否应运行该流程。否则，系统将退出相应的进程以执行该操作。如果操作员在操作过程中未正确选择扭矩扳手或其他工具，则会自动生成一个警告，装配过程完成后，系统会自动锁定该工具并将数据上载到服务器。在下一个操作中，只需扫描代码即可激活下一个操作。例外处理机制是在智能装配技术系统中配置的。连接到系统后，操作员可以查看系统上是否存在异常任务。如果发生这种情况，则需要执行异常处理操作。组合作业期间可能会发生多个例外。例如，如果在正常装配过程中缺少部件或材料，操作员可以及时请求现场管理员获得异常提交许可。取得授权后，您可以登入客户或使用信用卡，然后选取适当的例外处理功能来解决问题。例如，您可以在登录系统后执行诸如异常下限或特殊释放等操作。

3.2上位机软件功能实现

整个系统运行过程中，基础设备的正常运行主要取决于工作站装配位置装置，工作站装配位置装置可与各个设备接口进行交互。在执行装配操作期间，每个工作站都会将生成的数据实时上载到服务器，执行与服务器相关的任务(如系统查询和统计分析)，并在执行装配操作后及时生成生产报告。该系统设计充分考虑实际生产情况，出现异常时，能够及时向现场操作人员发出声光报警，届时操作人员可以根据提示及时处理异常。本系统中设计的工作站操作员具有人机交互界面，能够及时采集螺栓防呆数据和各种装配数据。在装配过程中，男性操作者可以获得各种信息，如刀具的发布状态、工作状态、工作状态和设备状态。获取数据后，这些数据将存储在数据库中，并且可以从系统自动创建历史数据库。在系统的无线网络中，即使通信异常或发出设备信息，也可以在网络恢复后及时将非生产设备数据下载到数据库中。

3.3装配服务端功能事件

一个服务器系统安装在高速动车组整体管理生产车间中间，能够在具体范围内实现操作内容的合理分配，实时监控装配操作和所有生产数据，同时能够实时接收数据 并利用自动质量控制数据实现异常装配信息的实时传输。 在高速列车装配领域，智能装配服务可以提高整体装配质量。该系统主要使用浏览器/服务器模式(浏览器/服务器，B/S)来补充服务器端软件开发，开发框架为NETCORE。服务器软件主要包括生产管理、输入管理、数据管理和技术说明等模块。利用信息和情报构建装配线，能够尽量减少人的因素对高速列车装配过程的影响。利用信息系统实现装配数据的实时收集，由服务器上传到管理服务器，让现场管理人员实时查看装配生产状态，并利用大数据分析技术进一步优化下一个装配过程，实现d操作的可追溯性服务器端软件可以准确记录所有类型的信息，如材料、人员、设备等。在整个装配过程中，通过数据分析模块对所有数据类型进行可视化统计，并以图形方式显示，同时对所有数据类型进行常规分布图、成功率和散列图分析。工艺指令模块可以向操作员提供操作过程指令，不仅能提高生产效率，还能有效控制装配操作过程中异常情况发生率，使高速列车转向架装配能够实现智能化和信息化。

结语

动车组转向架智能装配成功填补了我国高铁装配领域技术发展的空白。高速到达调试智能装配系统通过正确规划装配过程，严格控制每个生产步骤，远程构建高性能服务器设备，实现装配数据的实时保存，在每个装配站建立装配车。该系统与中国主要高速汽车制造企业合作，大大提高了高速汽车的装配质量、工业化和智能化制造水平。

参考文献

[1]王军，马云双．中国高速动车组发展模式探索与实践［M］．北京：中国铁道出版社，2020．

[2]刘建鑫.关于高速动车组转向架的发展及其动力学特性探讨[J].中国战略新兴产业，2018（8）：142.

[3]高旭光.高速动车组转向架技术研究[J].山东工业技术，2018（11）：19.