城轨列车数字化调试技术应用研究

摘  要：在轨道交通行业，完成组装的地铁车辆在出厂前必须经过调试，调试就是对地铁车辆各项技术指标进行功能符合性试验，调试作业数据量庞大，过程复杂，单纯依靠人工测试很难提高调试的效率。为更好地解决这些问题，需要引进数字化调试技术。文章介绍一款面向调试厂房以调试业务为基础的数字化调试平台，该平台具备调试任务管理、调试数据采集、过程质量管理等功能，可实现城轨列车调试工序的规范化、透明化以及质量管理的可追溯性等。

关键词：城轨列车；数字化调试；工艺流程

中图分类号：TP39；U266  文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）09-0154-04

Abstract： In the rail transit industry， metro vehicles that have been assembled must be debugged before leaving the factory. Debugging is to test the functional compliance of various technical indicators of metro vehicles. The amount of debugging data is huge and the process is complex. It is difficult to improve the efficiency of debugging simply by relying on manual testing. In order to better solve these problems， digital debugging technology need to be introduced. This paper introduces a digital debugging platform for debugging workshop based on debugging business. This platform has the functions of debugging task management， debugging data collection， process quality management， etc. It can realize the standardization， transparency of urban rail train debugging process and traceability of quality management.

Keywords： urban rail train; digital debugging; technological process

0  引  言

当前，地铁列车调试工作基本上都是调试人员基于纸质调试工艺文件进行人工外部操作检查，工艺人员需要编制打印大量纸质工艺文件，且调试数据结果没有电子化存储，无法有效进行数据质量分析，调试缺乏体系化和整体规划，虽然调试已经完成部分IT支撑，但是调试数据没有实现电子化、智能化、自动化采集，调试IT支撑和其他各个系统的数据通道没有打通，跨部门协同效率低，且调试全过程没有实现流程化和数据化，无法实现调试数据的有效積累，特别是调试故障经验积累不足，数据驱动调试能力较弱。

数字化调试技术通过调试IT支撑的全覆盖，提供调试操作过程可记录、可跟踪、可追溯，实现调试全过程数字化和移动化支撑，规范调试生产作业，提供试验设备自动化数据采集，打通调试系统和其他系统的接口，实现调试的流程化和自动化，提升调试生产效率，构建调试大数据平台，实现调试数据沉淀和积累，形成调试生产数据库、调试故障库和知识库，实现数据驱动调试。

1  系统整体介绍

1.1  数字化调试平台组成

数字化调试平台主要提供中心服务器、系统软件、智能工艺装备、现场目视化展示等，各部分的主要功能如下：

1）中心服务器。通过部署服务器虚拟化资源以及数字化调试存储与计算资源，满足数字化调试业务系统的应用服务器资源需求与数据调度存储需求。

2）系统软件。包括中心管理平台系统软件及移动终端平台系统软件，分别实现调试工艺流程搭建及调试任务获取等。

3）智能工艺装备。包括自带无线传输系统的车门挤压力试验工装、受电弓拉力试验工装，以及车顶智能检测设备。

4）现场目视化展示。实现生产区域调试信息、质量数据的展示，展示调试质量控制亮点等。

1.2  系统功能介绍

数字化调试系统能够实现城轨、地铁车辆的调试作业数据采集、存储的全过程数字化，通过搭建试验文件编辑模块生成自动化试验文件，实时接收现场数据采集装置上传的数据，实现自动化调试，结合调试新模式升级调试工艺文件，按照调试工艺流程顺序自动下发调试试验记录表，并关联相关作业指导书及操作规程文件，实现现场作业的信息化指导，主要包含以下功能：

1）数字化调试中心管理平台实现工艺流程设计模块，工艺人员可进行维护工艺路线编排、排班计划、工时分配、调试天数确定等设计，形成结构化工艺信息，实现后续对调试任务的作业管控。

2）创建调试任务自动关联流程，获取详细的试验项目信息并自动分配对应的试验文件，以及指向性分配调试班组，实现把对应的调试任务分配给对应的部门，同时对调试任务进度、调试数据结果进行监控记录。

3）完成对不同类型智能装备的注册管理和协议部署，将智能工装接入到数字化调试中心管理平台中，通过工装设备采集数据来协助调试人员完成调试任务。

4）数字化调试中心平台实现对调试任务的过程进度监控、结果数据采集、调试数据分析和报表展示功能。

2  主要软件功能介绍

2.1  数字化调试平台中心管理软件介绍

数字化调试平台中心管理软件基于调试大数据的数据存储平台，实现对调试数据的存储和管理，建立调试工艺编辑、工艺管理、任务管理、智能运维、施工管控、现场监控中心、质量管理等应用系统，该平台基于科学的数据分析系统，实现计划排程、工艺优化和知识积累。

数字化调试中心管理平台主要包含基础信息管理、调试工艺管理、调试任务管理、调试过程管控、数据管理、数据分析展示等功能模块。能够提供工艺编辑、调试资源及调试任务管理、车型管理、工艺管理、调试过程监控、调试数据分析等功能，为工艺部门相关人员实时了解调试现场情况提供一个统一的平台，其功能组成如图1所示。

数字化调试中心管理平台是为不同技术人员提供访问和管理的门户平台。调试工艺人员可在调试工艺关联模块中按照工艺指导书编辑调试记录表，并定版发布，在任务管理模块中创建调试任务，指派任务班组，下发调试任务，查看现场终端设备采集的数据，分析调试结果等。调试现场负责人可对调试进度进行查询，查看任务完成的统计数据等。系统管理员可设置相关人员权限。相关人员可查询调试进度情况、计划完成情况，调试任务的统计情况等。

2.1.1  工艺设计模块

工艺设计模块提供工艺编辑、工艺设计管理、智能工装自动化试验、数据管理等功能，各个功能具体任务如下：

1）工艺编辑。工艺编辑提供一个线上的工艺编辑平台，便于工艺人员进行工序编辑和工艺路线的编排。编辑完成的工艺保存在数据库中，形成结构化的工艺信息。

2）工艺设计管理。工艺管理的主要目的是实现线上调试工艺设计，搭建调试工艺流程、工艺文件、试验记录表等编辑平台，并且能够对试验记录的相关文件进行关联，形成工艺设计完整架构。

3）智能工装自动化试验。目前数字化调试线大部分的试验方式为线下试验然后上传试验结果数据，仅在少量试验项目上进行自动化试验的试点应用，本次升级将助力于自动化试验的应用推广。

4）数据管理。数据管理是对调试记录数据和调试过程中所需的辅助基础数据进行存储管理。包括数据存储、调试数据管理、公共文件管理和故障信息管理等。

2.1.2  现场管理模块

现场管理模块提供调试任务管理、工艺管控、数据展示等功能，各个功能模块具体任务如下：

1）调试任务管理。调试任务管理负责调试任务的创建与维护，通过对试验记录文件的解析实现对调试任务的导入，并完成任务信息的结构化管理。调试任务管理可以配置调试任务的文件与基础信息，对调试的试验文件导入、输出、转存、输出进行管理。

2）工艺管控。工艺管控主要是对车辆调试的在调状态、调试任务的完成状态进行实时显示与监控。

3）数据展示。为不同技术人员提供了解现场情况及工作计划执行情况的平台，比如，工艺人员可在调试试验统计、调试三日计划、工艺流程、故障统计等模块了解调试过程中的状态，根据现有状态对调试计划做出适当调整保证任务按时完成。

2.2  数字化调试平台移动终端平台软件介绍

移动操作终端负责现场调试流程控制、调试命令发送接收、调试过程记录、数据采集与调试设备等，供调试现场作业人员工作时按照工艺路线操作使用。移動操作终端借助有线网络和无线网络相结合的工作环境，实现调试工艺文件的查看、调试任务的分配和管理、调试信息的采集与显示、现场状态检查，移动操作终端同时与数字化调试线的施工管控模块、工装管理模块进行数据交互。移动操作终端平台架构图如图2所示。

数字化调试移动终端操作平台以移动操作终端等智能设备为载体，实现调试任务的下载、执行与上传，对调试进度进行显示和指导，记录全过程操作，采用任务管理和监控机制，提高车辆调试作业的标准化和规范化，并能通过移动终端完成调试异常问题的实时记录和反馈，具体功能如下：

1）调试任务执行。通过无线局域网络的方式，对已分配的调试任务和相关指导文件进行下载，本过程结合本地数据库，与部署在车间的移动调试终端进行实时交互，按照下载的提示要领执行操作。查询并下载操作负责人已分配且未下载的任务数据，按照现有试验规程的展示方式进行显示。移动终端平台可对接数字化调试管理平台，下载调试任务及其相关工艺文件及工艺要求，指导现场调试作业，并完成试验数据记录。

2）调试数据记录。移动操作终端主要进行调试任务相关数据的存储，按照调试执行步骤进行调试记录的录入与填写。在进行任务下载时，可以通过映射的方式对数据结构和相关内容进行存储，以保证终端设备与中心数据库中数据的同步。此过程所涉及的数据主要包括调试记录、故障信息、调试经验等数据。

3）试验过程控制。结合最小作业单元，以调试工艺流程为主线，实现移动终端上任务关联及加锁管控，保障现场作业的有序性。逻辑控制为操作人员提供文字描述的操作、确认表单。

3  数字化调试平台工装定制

为满足城轨列车数字化调试系统实现调试自动化要求，调试试验工装必须具备数字化和无线传输功能。本系统提供受电弓拉力检测、车门挤压力检测、车顶图像自动采集等功能。

3.1  受电弓拉力检测

受电弓拉力测试由普通拉力计改为智能拉力测试工装，该测试工装可自动完成受电弓速度、高度和拉力的测试，测试结果可上传至数字化调试显示终端，同时自动生成拉力测试曲线，直观地显示拉力测试结果，具有检测效率高、携带便捷等优点，极大地提高了测试效率。

3.2  车门挤压力检测

车门挤压力试验工装由普通的挤压力测试仪替换为智能化的车门挤压力测试装置，该测试仪可对门夹紧力进行实时的采集、存储、显示和查询，进而判定车门防挤压力有效值或峰值是否在标准范围内，且可自动生成测试报表，该工装具有检测效率高、携带便捷等优点，该装置的使用极大地提高了车门试验的工作效率，降低了测试误差。

3.3  车顶智能检测装置

车顶智能检测设备实现了车顶受电弓升、降弓状态的全过程监控，同时可智能识别车顶异物及设备件螺栓紧固情况，实现对车顶设备的智能化监控，及时发现车顶异常状况并自动上传至调试显示终端，便于施工人员及时处理。

4  现场目视化效果展示

由图3所示，数字化调试大屏终端显示内容，包含调试计划、调试节拍达成率、调试质量统计、工装状态及使用情况、变更管理等数据，有了这些数据可实现调试任务的数字化管理，为调试工序提供强大的数据支撑。

5  结  论

综上所述，数字化调试平台具有车辆调试信息管理、调试计划管理、工装设备管理、调试任务分配和数据统计分析等基本功能，实现对车辆调试过程数据、结果数据和调试异常问题等信息的维护，本平台以车辆调试作业为基础，对每个业务单元进行独立维护，同时对各个过程数据进行集中管理，构建基础应用平台。

该平台建成以后提高了调试试验的自动化水平，降低了试验人员调试作业的劳动强度，提高了调试质量，通过调试数据的不断积累，为城轨列车的设计、制造提供了强有力的数据支撑。

参考文献：

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作者简介：逯宏伟（1987—），男，汉族，河南郑州人，工程师，硕士研究生，研究方向：轨道交通车辆电气及调试工艺技术。