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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(jié)構(gòu)：輪對(duì)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。從圖3可以看出，軟件系統(tǒng)完成輪對(duì)檢測(cè)相關(guān)的觸發(fā)、控制、采集和處理功能?，F(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)軟件被劃分為尺寸檢測(cè)、擦傷檢測(cè)、探傷檢測(cè)、車號(hào)識(shí)別、現(xiàn)場(chǎng)控制等軟件及功能模塊，并統(tǒng)一由遠(yuǎn)程主控程序協(xié)調(diào)工作。各軟件子系統(tǒng)分別與各自的硬件系統(tǒng)相連接完成相應(yīng)的檢測(cè)功能。

檢測(cè)功能：輪對(duì)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)主要功能包括尺寸檢測(cè)、擦傷檢測(cè)、探傷檢測(cè)及系統(tǒng)附屬功能，具體見表1。

運(yùn)用效果和存在的問題

1運(yùn)用效果

系統(tǒng)投入運(yùn)用3年多，平均每天入庫動(dòng)車10輛左右，尺寸檢測(cè)超限報(bào)警復(fù)核正確率為76%，擦傷重復(fù)報(bào)警復(fù)核正確率為51%，為檢修提供了重要參考依據(jù)。擦傷報(bào)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(xiàn)象，檢修人員復(fù)核結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看到，該輪位確實(shí)存在擦傷現(xiàn)象，系統(tǒng)報(bào)警準(zhǔn)確。

2存在的問題

系統(tǒng)投入運(yùn)用以來，存在的主要問題包括擦傷檢測(cè)效率、車輪直徑檢測(cè)精度及數(shù)據(jù)管理等方面問題。擦傷檢測(cè)效率方面，遇到受檢列車速度很慢通過檢測(cè)區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)的原始數(shù)據(jù)量非常大，浪費(fèi)磁盤空間，同時(shí)嚴(yán)重影響處理效率，從而降低了檢測(cè)效率。車輪直徑檢測(cè)精度方面，系統(tǒng)在檢測(cè)過程中，存在軌道沉降現(xiàn)象，系統(tǒng)對(duì)該問題的規(guī)避存在缺陷，導(dǎo)致車輪直徑檢測(cè)精度受到影響。數(shù)據(jù)管理方面，采用BS系統(tǒng)進(jìn)行管理，數(shù)據(jù)訪問便捷，系統(tǒng)所有用戶可以訪問系統(tǒng)中所有檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)信息。由于考慮到數(shù)據(jù)保密性和安全性問題，系統(tǒng)用戶權(quán)限設(shè)置方面存在缺陷，應(yīng)對(duì)不同角色用戶分配不同的訪問權(quán)限。

問題的分析與改進(jìn)

1提高擦傷檢測(cè)效率

擦傷檢測(cè)效率問題主要影響因素是原始數(shù)據(jù)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(gè)車輪的原始數(shù)據(jù)，遇到受檢列車速度過慢或停車的情況，采集的原始數(shù)據(jù)量很大，給計(jì)算機(jī)處理帶來很大的負(fù)擔(dān)，影響檢測(cè)效率，同時(shí)也浪費(fèi)磁盤空間。針對(duì)該問題，解決方式需要從以下角度進(jìn)行考慮，一是增加數(shù)據(jù)采集縮減功能，二是優(yōu)化數(shù)據(jù)處理控制進(jìn)程。數(shù)據(jù)采集縮減部分，在采集的同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)縮減，只對(duì)有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，其余的在保存時(shí)予以丟棄，從而減小數(shù)據(jù)量，提高處理速度。每個(gè)通道設(shè)置一個(gè)高度的判斷值，如圖6所示。如果高于判斷值則是平衡狀態(tài)，如果低于判斷值則為下壓狀態(tài)。平衡狀態(tài)的波形波動(dòng)對(duì)于算法計(jì)算是無用的，只需要保留很少一部分波形即可，其余的數(shù)據(jù)可丟棄。如果停車的時(shí)候車輪壓在擦傷桿上，該通道的數(shù)據(jù)處于下壓位置，則對(duì)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度進(jìn)行判斷。由擦傷的采集頻率和擦傷桿的長(zhǎng)度計(jì)算得到，列車在以1km/h的速度下通過擦傷桿所采集的數(shù)據(jù)包是40個(gè)，在下壓位置采到40個(gè)數(shù)據(jù)包以后，數(shù)據(jù)將不再保存，這樣就不會(huì)造成停車數(shù)據(jù)過大而溢出。數(shù)據(jù)縮減功能的應(yīng)用，在正常的檢測(cè)速度下，數(shù)據(jù)文件的縮減達(dá)到50%～70%，其處理速度也變?yōu)樵瓉淼囊话胱笥摇Ｔ诳s減數(shù)據(jù)的同時(shí)，也能有效地解決停車而引起的超時(shí)問題。數(shù)據(jù)處理流程控制部分，由于數(shù)據(jù)處理慢和過車頻繁的問題，為了實(shí)現(xiàn)線程的正常暫停和喚醒，改進(jìn)處理暫停的機(jī)制，增加一個(gè)數(shù)據(jù)隊(duì)列用來存儲(chǔ)每次過車的數(shù)據(jù)文件名和地址。數(shù)據(jù)處理不在讀取每次過車的文件，而是從數(shù)據(jù)隊(duì)列中取文件處理，采集和處理分開進(jìn)行，不會(huì)在數(shù)據(jù)處理喚醒以后造成混亂。改進(jìn)后從使用情況來看，有效解決了數(shù)據(jù)累積的問題，提高了擦傷檢測(cè)效率，也提高了系統(tǒng)整體檢測(cè)效率。

2提高車輪直徑檢測(cè)精度

根據(jù)“3點(diǎn)確定1個(gè)圓”的原理，車輪直徑檢測(cè)原理如圖7所示。FG長(zhǎng)度、∠AFG和∠BGI的角度屬于固定值，AF和BG長(zhǎng)度通過圖像處理可以得到。設(shè)車輪半徑為r，得到如下關(guān)系式：AC2＋（r－CE）2=r2，（1）BD2＋（r－DE）2=r2。（2）標(biāo)定時(shí)得到FG=m，AF=m1，BG=m2，假設(shè)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(cè)時(shí)出現(xiàn)軌道沉降的情況相當(dāng)于圖7中FG軌道面下降了一個(gè)高度，引起AH和BI的變化，導(dǎo)致車輪和標(biāo)定時(shí)的相對(duì)位置不一致，引起檢測(cè)精度出現(xiàn)誤差。只有通過對(duì)沉降高度值進(jìn)行檢測(cè)，使用檢測(cè)值進(jìn)行補(bǔ)償后計(jì)算車輪直徑，才能確保檢測(cè)精度。檢測(cè)軌道沉降高度采用位移傳感器采集軌道在過車時(shí)相對(duì)的位移變化值，再進(jìn)行濾波得到有效的高度變化差值。系統(tǒng)具有軌道沉降檢測(cè)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(cè)精度明顯提高。

3改進(jìn)數(shù)據(jù)管理問題

數(shù)據(jù)管理方面，對(duì)用戶權(quán)限和角色的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行改進(jìn)，避免數(shù)據(jù)管理存在混亂的現(xiàn)象，管理員可以對(duì)新建用戶分配指定的數(shù)據(jù)訪問和管理權(quán)限。同時(shí)，報(bào)表增加了用戶操作記錄查詢功能，當(dāng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除或更改后，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄操作過程，方便系統(tǒng)管理的監(jiān)管。改進(jìn)后，管理員可以合理管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，提高了數(shù)據(jù)的安全性和保密性。

結(jié)論

輪對(duì)是列車走行部中極為重要的部件，輪對(duì)的技術(shù)狀態(tài)直接影響行車安全。輪對(duì)狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)投入運(yùn)用后，通過對(duì)運(yùn)用過程中出現(xiàn)問題的及時(shí)改進(jìn)和完善，設(shè)備在使用效率、檢測(cè)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(tǒng)使輪對(duì)的質(zhì)量狀況隨時(shí)處于被跟蹤控制狀態(tài)，能夠有效避免因輪對(duì)超限引起的行車事故，給鐵路安全運(yùn)營(yíng)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。