电力机车机械试验自动化调试技术的研究与实践

张万宏 张帅 张雁勋

摘要：电力机车机械试验是机车交付顾客前状态的一项重要指标，其中尺寸测量项目关乎机车限界、信号系统、重联、撒砂、小半径通过等各项关键性能，其中包含电子标签、自动过分相车感器、信号线圈、车钩高度等多项关键工序。各车型机械尺寸测量数据，备受段方和客户关注。目前在机车机械试验关键尺寸测量项目中，仍存在着测量设备落后、管控手段落后等问题。为有效解决存在的问题，进一步提升机车机械试验的效率和质量，结合工业4.0和智能制造2025的发展趋势，亟待探索一条适合电力机车机械试验自动化调试方式。

Abstract： Mechanical test of electric locomotive is an important index before locomotive delivery to customers， among them， the dimension measurement items are related to the key performance of locomotive gauge， signal system， reconnection， sanding， small radius passing， etc.It includes electronic label， automatic over phase car sensor， signal coil， coupler height and other key processes.The mechanical dimension measurement data of each model has attracted the attention of the segment and customers. At present， there are still some problems in the key dimension measurement items of locomotive mechanical test， such as the backward measurement equipment and the backward control means. In order to effectively solve the existing problems and further improve the efficiency and quality of locomotive mechanical test， combined with the development trend of industry 4.0 and intelligent manufacturing 2025， it is urgent to explore a suitable automatic test mode for mechanical test of electric locomotive.

關键词：机械试验;mvvm;自动化调试

Key words： mechanical test;mvvm;automatic test

中图分类号：TH86                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）01-0209-02

0  引言

国内轨道交通装备制造企业中，在机车机械试验尺寸测量方面，多数采用如卷尺、内卡钳等测量工具进行测量。部分企业采用电子游标卡尺等进行尺寸测量，读数精度较高。这样的测量方式，仍存在着一些问题，现场大量使用卷尺、内卡钳等测量工具，读数慢、误差大，读数后，需要手动填写至试验记录，需要耗费大量精力保证机车试验数据的正确性。尺寸数据记录于纸质工艺文件，对测试结果的查询和追溯困难。

1  系统功能分析和设计

在该系统的需求捕捉和系统分析阶段，根据机车例行试验的需要，拟定相应软件开发计划书，确定了软件开发遵循的开发流程。系统开发开始，结合生产现场，调研分析了系统功能需求和技术难点，结合系统需求，进行了系统整体规划设计，同时完成相关数据库的分析和设计，针对系统需要，设计软件界面，并进行各功能代码编制、测试，最后对系统进行整合、调试，确保系统满足预期需求，保证了系统功能与顾客需求的一致性。

机车机械试验原有工作流程如图1所示。

结合原有工作流程，在尺寸测量、数据传输、存储、合格记录生成方面进行相应系统策划，新工作流程如图2所示。

由图2可见，充分借鉴原有工作流程，确保一线操作员工在工作流程上的一致性。采用数字化采集设备进行尺寸测量，通过数显卡尺、数显内卡钳进行相关尺寸测量，并直接将测试结果传至系统服务器，避免原有使用卷尺测量造成的测试误差大、效率低的问题。由系统进行测试结果的判断，避免由于员工疏忽造成试验结果的错填。由数据库进行试验数据的存储和管理，避免纸质工艺文件存在的数字可追溯性差、查询不便的问题。由系统判断试验数据的完整性，避免试验数据的漏检，影响机车产品质量。由系统生产试验合格报告，为顾客提高良好监控手段，增加顾客满意度。

1.1 系统主要功能模块

根据需求捕捉和需求分析，系统的硬件系统包括数显量具、无线发送器、接收器和笔记本电脑，系统拓扑图如图3。

其中，数显卡尺负责测量数据的采集与显示，无线发送器、接收器负责尺寸数据的传输，笔记本电脑作为管理系统的载体，负责试验操作的可视化显示和试验数据管理等核心业务。

系统的软件系统包含试验工艺管理、试验机车管理、机械试验和系统管理等四个模块，系统的操作人员类型包括工艺技术人员、生产管理人员、试验操作人员和系统管理员。其中，工艺技术人员负责机车机械试验工艺的管理，生产管理人员负责试验机车的管理，试验操作人员负责根据系统提升进行相关尺寸的测量和试验问题的管理，系统管理员负责操作人员的管理。软件系统的总体要求是软件界面友好，流程清晰，便于一线操作员工快速掌握;系统运行稳定，数据的分析处理可靠，适应于工业级应用;有相应的权限管理和数据恢复功能，防止误操作之后造成的系统崩溃。

1.2 系统流程分析

结合系统相关模块和权限设计，根据优化后的机械试验业务流程，对系统管控流程进行了梳理管理各流程进行相应梳理，明确了系统各操作人员的操作流程。主要业务流程为工艺技术人员分析机车机械试验操作项目，优化测量流程，编制试验工艺;工艺文件经流程定版后，可下發现场组织生产;生产管理人员按照生产计划添加试验机车，并可根据需要编辑、删除试验机车信息;机车试验人员选择试验机车，系统创建试验记录表，试验人员根据系统提示进行相应测量和问题记录，完成当前试验测量后，系统判定结果合格后跳转至下一试验操作。

1.3 系统实现

机械试验自动化调试系统包含试验工艺管理、试验机车管理、机车机械试验和系统操作人员管理四大模块，每个模块内又包含多个子模块。系统主要数据类型包括机车车型、试验工艺、测量项点、测量工具、试验问题等。系统开发采用Microsoft Visual Studio 2012集成开发环境，使用C#语言进行软件开发，数据库软件系统采用Sql Server 2008数据库环境，开发过程遵循软件工程基本原理。

系统开发的难点在于测量数据的传输、处理和试验操作的跳转。

测量数据的传输方面，目前很多测量仪器都具备了数显和测量数据直接输出功能，可以直接通过连接无线发射器，把数据传输到另一端连接接收器的电脑上，完成了数据的传输。试验数据的处理方面，系统采用MVVM的开发模式。MVVM模式源自MVC模式，其本质是通过ViewModel连接View和Model，实现数据更新与视图变化联动。在试验数据处理模块，通过建立试验数据TestData的ViewModel类，在测量仪器发送试验结果时，系统根据TestDataModel数据的变化，直接在界面上显示相应数据，并有系统后台进行判断，完成了试验数据的处理功能。

试验操作的跳转方面，为保证试验工序的有序执行，员工在进行当前试验操作后，系统判断当前试验操作是否为最后的试验操作，若不是，则根据经排序后的树形数据，跳转至下一节点。

2  结语

通过对电力机车机械试验自动化调试技术的研究与实践，打破了电力机车调试领域的传统试验方法，将传统量具与自动化控制系统结合，有效解决了传统管控方式存在的测试效率低、数据可靠性差、数据难以保存和分析的弊端。软件系统遵循软件工程，用工程化方法构建和维护有效的、实用的和高质量的软件。系统采用成熟的三层架构和MVVM设计模式，有效提高了系统与需求的一致性和系统开发的效率和准确性。机械试验自动化调试技术，有效提高测试效率和数据准确性，通过系统生成合格报告，为顾客提供良好的过程监管模式，增加了顾客满意度。同时，系统的开发与完善，是两化融合的一次良好实践，为后续工作的开展提供了思路和经验。

参考文献：

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[2]刘振东，高振亮.机械电气设备自动化调试技术研究[J].建筑工程技术与设计，2020（19）：849.

[3]侯晓风.电气仪表自动化安装调试技术分析[J].工程建设与设计，2020（12）：145-146.