自轮运转设备标准化出乘作业管理技术

张世红 高春雷 王鹏 张锐 徐济松

中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081

随着我国铁路建设的快速发展，各个铁路局主要通过自轮运转设备实现现场机械化作业和线路养护工作［1］。自轮运转设备主要是指在铁路营业线上运行的轨道车及铁路施工、维修专用车辆，包括铁路重型轨道车（含轨道起重车、接触网作业车、巡检车）、大型养路机械（含道床捣固系列、道床稳定系列、道床清筛系列、钢轨维护系列、道床配砟系列、物料运输系列等）和铁路工程建设专用车辆（含轨道起重机、工程机械架桥机、铺轨机等）［2］。随着自轮运转设备在铁路现场的大量应用，对车辆的作业安全管理尤为重要，需要制定一套科学的标准化出乘作业管理流程。

通过现场调研分析，当前自轮运转设备出乘作业管理存在以下问题：

1）施工作业过程中的重要文件以纸质材料为主，电子化程度较低，随着作业时间的累计，大量文件不方便管理，查阅历史数据较困难，不能实现数据的快速对比分析。

2）在出车和收车过程中的检查以人目视检查为主，对重要部件的故障判断具有较强主观能动性，判断结果与人员的业务素质有很大关系，缺乏更科学更先进的方式，存在出车安全风险。

3）在出车和收车检查过程中，缺乏检测和数据通信设备，不能实现检查项点结果与车载终端、地面管理平台实时通信，数据之间缺少链接，导致不能准确获得关键项点的运行状态。

4）对当前出乘作业标准的培训学习和管理制度认识不到位，对出车及收车过程中的相关项点检查规定不明确，导致未得到有效的落实［3-5］。

因此，亟需开发一套自轮运转设备标准化出乘作业的管理技术系统，运用智能移动终端、智能巡检仪、WIFI技术、4G技术等新技术和设备，实现自轮运转设备标准化出乘作业管理，确保作业安全，进一步为实现自轮运转设备全寿命周期数字化管理目标提供技术支撑。

1 总体方案设计

总体方案设计包括重要文件电子录入、出（收）车检查过程规范、智能化故障识别和高速数据传输四部分，具体如图1所示。

图1 自轮运转设备标准化出乘作业管理总体方案

1.1 硬件设计

硬件设计包括车载终端、车载处理单元和地面管理平台三部分，如图2所示。

图2 自轮运转设备标准化出乘作业管理硬件方案

车载终端采用手持终端+智能巡检仪组合应用的方式，主要用于司乘人员出乘前、出乘中、作业中、退乘后的管理与指导，施工日志和巡检过程的电子化录入，以及司机出车前答题，提高司乘人员的规范化操作以及对司乘人员的管理工作，实现出乘作业流程标准化。为方便司乘人员全天候工况下出车、收车时对车辆各部件项点的检查，选用智能巡检仪辅助配合手持终端，便于拍摄记录司乘人员出乘过程中对车辆关键部位的检查情况，并通过WIFI技术将照片实时上传到车载处理单元。手持终端选用能适应野外恶劣工况条件的防爆军用笔记本（i5-6300U处理器），最长可连续工作时间不低于6 h。智能巡检仪是集拍照、摄像、WIFI/4G全网通、照明等多功能于一体的防爆智能巡检仪，具体相关技术参数见表1。

表1 智能巡检仪相关技术参数

1.2 软件设计

手持终端应用软件App是采用Java语言开发的，可适配于Android、Arm、Windows操作系统部署应用。手持终端人机界面软件功能设计如图3所示。其中，出入库功能的软件界面如图4所示。

图3 手持终端人机界面软件功能设计示意

图4 出入库功能的软件界面展示

2 基于移动终端的标准化出乘作业流程

参考自轮运转设备技术检查作业方法，基于移动终端实现施工日志和巡检过程电子化、标准化，规范化车辆作业前后各检测项点的检查流程。参照朔黄铁运［2018］227号《朔黄铁路发展有限责任公司自轮运转设备一次乘务作业标准》，对车辆实施技术检查前，应停放在车库线或平直线路上，检查防溜、防护状态，防止车辆发生溜逸、冲撞，经双人互控确认安全后方可进行检查。以常见车型JW-4G型接触网作业车为例，标准化检查流程如图5所示。

图5 JW-4G型接触网作业车标准化检查流程示意

标准出车具体流程如图6所示。在标准出车时，需要司机先完成相关重要答题，再严格按照项点顺序和位置进行逐一检查，并采用智能巡检仪对重要部件进行拍照上传。司机根据接收到的地面管理平台反馈的故障识别结果进行下一步。如果有故障，司机需要提报临修流程；如果影响出车作业，司机需要向作业主管提报临修处理工单；如果不影响出车作业，司机填报施工日志，即标准出车作业前的检查已完成。

图6 标准出车流程

标准收车具体流程如图7所示。在标准收车时，司机需要按照检查项点和顺序进行收车检查。和出车时流程相同，运用智能巡检仪对重要部件进行拍照上传。如果作业完成后车辆有故障，司机需提报临修流程和临修处理工单，即作业后标准收车的检查已完成。

图7 标准收车流程

参照朔黄铁运［2018］44号《朔黄铁路发展有限责任公司自轮运转设备管理办法》，在下达施工方案中必须包含施工任务、施工时间与地点、封锁与作业区段、运用安全措施。根据现场调研，在车型属性配置时已对每种车型进行了规定，每次出车和收车检查的关键项点和顺序是相对固定的。以常见车型为例，出车和收车检查项点及顺序见表2。

表2 常见车型出车和收车检查项点及顺序

参照《朔黄铁路发展有限责任公司自轮运转设备管理办法》，按照上线运行和作业要求，司机在出车检查过程中发现其中任何一项故障，包括易疏漏、易出现问题的关键项点［6］，则禁止出车。检查过程中关键故障有：①发动机无力或有异响，油压、冷却温度异常，发动机监测显示器显示影响行车信息。②传动不良、有异响，安全保护装置失效，液力传动系统温度或压力异常。③车轴发现裂纹，车轴齿轮箱、轴箱异响或温升超过规定。④车轮发现裂纹，踏面碾堆、剥离、掉块、擦伤超限，轮辋或轮缘厚度不足23 mm。⑤轮对内侧距离超出（1 353±3）mm的容许限度。⑥轮轴弛缓线发生相对位移。⑦车架任何部件发现横裂纹、弯曲，影响行车安全。⑧空气制动或基础制动作用不良，安全保护装置失效。⑨车钩有裂纹，“三态”作用不良，车钩座、舌、销磨损超限。⑩影响行车安全的走行、传动、制动部件外部螺栓松动、销子脱落、机件弯曲、裂纹或其他缺陷。⑪行车安全装备故障。⑫作业机构锁定不良，影响行车安全。⑬行车安全用品不全或失效。

3 结语

本文基于当前自轮运转设备标准化出乘管理所存在的问题，开发了一套自轮运转设备标准化出乘作业的管理技术系统。首先，提出总体设计方案，包括重要文件电子录入、出（收）车检查过程规范、智能化故障识别和高速数据传输四部分，从硬件方案和软件方案两方面进行了详细阐述；其次，对基于移动终端的标准化出乘作业流程从标准化出车和收车两个过程进行了总结；最后，对检查过程中出现的易疏漏、易出现问题的关键项点进行了阐述。自轮运转设备标准化出乘作业的管理技术系统具有科学性、效率高、智能化程度高等特点，为自轮运转设备的作业安全提供了技术保障。