动车组不落轮镟床工序记录系统的设计

高静涛，秦传鑫，刘 佳，王 然

（北京铁路局 北京动车客车段，北京 100039）

轮对踏面的擦伤和剥离是严重威胁高速动车组安全，影响旅客舒适度的主要因素之一，同时也会降低轴承和轨道设施的使用寿命。踏面损伤是车辆在运行过程中形成的一种常见的不规则表面缺陷。动车组运行的平均速度快，车身自重大，而且半数车厢属于带电动力车厢，导致轮对踏面擦伤与剥离现象比既有22型、25型等车辆更为严重。因此，在动车组日常检修过程中必须对踏面擦伤与剥离进行检测，并及时对踏面缺陷超标的轮对进行镟修，保障动车组的运行安全。在保证动车组开行需求的前提下，就必须采用不落轮镟床对车轮进行在线镟修，这就对车轮镟修和不落轮镟床的操作提出了严格的要求。

北京动车客车段现配属U2000型动车组不落轮镟床3台，控制系统均采用SINUMERIK 840D数控系统[1]，包括SIMODRIVE 611D驱动、数控单元NCU与MMC 103人机交互系统及西门子SIMATIC S7-300型PLC等3部分。从开机自检到镟修完毕需要10多个步骤，涉及20多个按键，所以常出现误操作或手动操作过量造成设备故障的现象。为此设计研制了“动车组不落轮镟床工序记录系统”，旨在记录镟床操作人员操作流程，对比正确工序，为实现不落轮镟床工序的卡控奠定基础。

为不改变镟床原有软、硬件设置，经过比选，额外添加一台计算机作为工序记录系统的运行平台，既减少对镟床软、硬件的大范围改动，也降低开发难度。

1 系统硬件构成

1.1 硬件接口

不落轮镟床的数控系统与工序记录系统之间的硬件接口选定为PCI-5333D型32路隔离开关量输入板。PCI-5333D提供32路开关量输入功能，其中一路可产生中断，其通道的隔离电压可达2 500 Vrms，可以保护计算机免受外电压的损坏。PCI-5333D采用PCI控制器PCI9050作为PCI总线的接口，符合PCI总线规范V2.0，微机的基本输入输出系统（BIOS）自动分配所有与总线相关的配置，如基本内存端口地址和中断号，这可以不需要事先了解有关配置情况，省去了手工配置造成资源冲突的麻烦。

U2000型动车组不落轮镟床的每一步关键操作均采用分级隔离执行的方式控制，所以工序采集点就选择了第1级继电器，也就是从每1步操作的第1级继电器的冗余节点引出信号，提供给PCI-5333D，作为输入信号。

1.2 PCI-5333D的技术指标

1.2.1 技术特点

（1） 32路隔离开关量输入通道。

（2）隔离电压：2 500 Vrms。

（3）外部信号触发中断。

（4）带电压保护可达24 V的隔离信号输入。

（5） 37芯D型连接器。

1.2.2 隔离开关量输入通道特点

（1）32路光隔输入通道。

（2） 电压要求：8 V～24 V。

（3） 电阻R1-R32为 470 /0.25 W。

（4）最高输入信号频率：20 kHz方波（占空比：50%）。

（5） 输入通道0为中断源。

2 系统软件设计

2.1 操作数据采集

PCI-5333D卡提供了丰富的函数，封装在动态链接库PCI5333.DLL中，使用这个库中的相关函数就可以实现工序信息的采集。

2.1.1 初始化函数

W_5333_Initial(existCards As Integer,pciInfo As PCI_INFO) As Integer

参数：existCards：已安装的PCI-5333数目

pciInfo：初始化后板卡的信息，其结构定义为：

2.1.2 读取输入数据函数

2.1.3 读写配置文件的系统API函数

2.2 操作数据记录和对比

2.2.1 操作数据的记录

利用数据库技术，将操作人员信息、待加工轮对信息、加工设定信息、加工后轮对信息和设备操作信息分别记录在数据库的不同数据表中，主键设定为轮对编号。数据库建立在工序记录计算机上。

数据存储分5步进行：

（1）将操作者控制机床的操作信息实时记录在工序记录计算机的数据库缓冲数据表中。

（2）镟修加工完毕松夹后，镟床数控计算机将操作人以及轮对加工前后的所有数据信息保存在数控计算机的硬盘上[2]。

（3）工序记录计算机从数控计算机中直接拷贝最新生成的轮对文件，通过解析将其中的数据信息分别保存在数据库的历史数据表中。

（4）工序记录计算机从数据库工序记录缓冲表中读取相关操作数据，并保存在历史表中。

（5）工序记录计算机将数据整理后，以轮对编号为单位输出PDF形式的加工文件，保存于固定文件夹中。

2.2.2 操作数据的对比

图1为镟修轮对时不落轮镟床的正确操作流程，其中：“一级流程”为主流程；“二级流程”多为菜单操作；“三级流程”多为执行操作。

图1 轮对镟修操作流程

在“三级流程”中的执行操作多数需要进行手动干预临时中断自动执行的流程，以强化其执行结果。例如，在冬天，液压油比较稠，侧压轮不能完全压到轮辋内侧时，就需要手动操作压紧侧压轮等等。这些手动操作最容易违反操作流程，从而导致设备故障。

将所有的操作数据进行记录，并在工序记录计算机上与正确的操作流程进行对比，就可以及时纠正错误的操作，即使未造成设备故障，也可以保留经验，吸取教训。

3 结束语

动车组轮对镟修作业是确保动车组运行安全的关键环节之一，也是动车组专项修中的主要修程。本系统已经在北京动车客车段北京西动车运用所的不落轮镟床上调试成功，能准确无误地记录下操作人员每步操作，为规范操作，满足北京铁路局提出的标准化作业要求提供了有力的保证，同时也为实现动车组镟修作业工序卡控奠定了基础。

[1]Hegenscheidt-MFD GmbH & Co.KG. Operation Maintenance Manual[G]. 2002.

[2]Sinumerik 840D/840Di/810D 基础部分[G]. Siemens，2004.

[3]张 津，孟凡刚，王可心，刘 娟.铁路机车检修管理信息系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用，2010，19（5）.

[4]高静涛，温红艳.CRH动车组临修作业中的U2000型不落轮全旋床[J]. 铁路计算机应用，2009，18（12）.