张忠杰 苑照国 杜明果 吴祥民 叶天一
中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000
摘要：针对动车组调试生产现场中存在的问题，文章介绍了信息化环境下应用动车组数字化调试系统，将调试过程中的任务管理、过程记录、现场数据反馈等进行了高度整合，通过数字平台、便携移动终端和智能化工装，在无线网络环境下，以无纸化工作、数据共享、检查反馈等功能为基础，实现了调试过程的高效管理和数据维护。
关键词：数字化；动车组调试；数字化调试系统；移动数字终端；
1 前言
以数字工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以工业网络互联为支撑的智能制造是当今技术发展的趋势。动车组调试项目是动车组生产制造过程中至关重要的核心环节[1-2]。目前动车组调试任务繁重，在传统的工作模式下，数据记录的载体是纸质文件，纸质试验记录表通常需要记录2000多个试验项点多达上百页，调试过程中记录任务繁重，且人工记录增大了调试记录过程的不确定性，受人为因素影响较大；同时纸质文件不便于调试任务的下发、修改和反馈以及调故障信息的传递和查询，导致调试工作效率不高；标准化动车组调试现场中不同工序的调试装置之间缺乏协同性，需要多名试验人员同时控制多台调试装置，人员之间需要频繁的人工交互，导致试验人员劳动强度大，数字化程度、工作效率较低。基于调试项目传统工作模式下暴露出效率低、信息共享差、检查反馈难这三方面的问题，有必要通过数字化手段使调试过程便于管理，对现场操作人员的工作模式进行改进[3]。
2 动车组数字调试系统
为提升动车组调试效率，借助公司数字工厂建设战略以及数字化平台建设，在动车组调试项目中应用动车组数字化调试系统，其目的旨在调试过程中可以实现无纸化工作，通过终端设备进行数据录入，实现调试数据信息、进度节拍等全过程追踪；同时兼备检查反馈功能，对于调试过程中出现的问题进行自动报警，并建立数据库收集调试过程中的各类数据并对其进行对比分析。动车组数字化调试系统主要由数字化调试平台、手持终端PAD、直流控制柜及可拓展智能工装组成。数字化调试系统分别与各终端装置之间进行数据交互，为自动化协同调试、车辆健康状态诊断提供了基础。
3 数字化调试终端设备及应用场景
动车组调试现场每日的调试任务繁重，工作时间较长，工作人员通常要上车下车多次，单人负责区域较大，使用纸质版调试记录表需要工作人员相互递交，工作效率无法得到保证；在调试厂房内，工作人员主要依靠对讲机沟通，但生产节拍进度无法直接共享至每一位工作人，导致各项工作间缺乏紧密联系；关键任务项点或棘手故障无法远程协作，不能迅速做出下一步判断。
基于此动车组调试终端设备在应用过程中需要满足如下要求：
（1）人机交互界面友好；
（2）移动终端设备设轻量化、便携式设计；
（3）具备数字、文本、图片、语音及视频数据的处理能力；
（4）硬件设备具有较强的续航能力；
（5）装置具有良好的放碰撞、防摔落、抗冲击设计；
（6）设备抗电磁干扰满足动车组生产需求，电磁兼容性满足国家相关标准；
（7）支持无线网络功能，并可保证数据的传输、接收速率；
（8）具备语音或视频功能，以满足生产过程中的人员之间远程协作。
调试终端在整个调试过程中属于中间环节，实现了上层数据服务器、调试工艺人员与现场调试人员的交互，为双方提供了数据传输和交互的平台[4]。现场调试负责人通过终端主要完成如下功能：
数字化调试平台：数字化调试平台在调试现场主控屏幕上主要呈现出9项功能：列车台位，该模块可显示正在调试的列车处于调试库中的具体工作台位，是数字化大屏的主导；三日计划，该模块功能主要是显示近三日的通电试验计划及状态并能根据当前的调试试验进度自动计算三日的施工计划；故障统计，该模块功能主要是针对供方配件问题统计并以月为单位作出总结；数据试验管控，该模块进行空气压缩试验、耐雪制动试验、救援试验、分并试验的试验数据管控及分析处理；调试项目节拍达成率，该模块的主要功能是实时显示当前调试车辆工作进度；系统通知，该功能模块的功能是显示需要执行的通知任务，并可实时展示正在执行的通知任务；库内人员信息，考虑到动车组调试库需严格控制进出人员，执行分厂属地化管控原则，因此该功可显示每月供方进入调试库的检修人员信息；工装工具管理，该功能模块主要展示数字终端PAD、电机转向识别工装、智能指令试验器、贯通指令试验器的借还情况和使用状态；列车完成率，该功能显示列车停车台位、试验人、负责人电话、试验完成进度。
手持终端PAD：操作人员通过手持终端人机界面发送试验操作指令、下发调试试验表，工作人员解析该指令并控制动车组或其他调试设备执行相应动作，并将车辆状态、试验结果等信息实时反馈给PAD进行显示。
单车直流控制柜：在单车调试试验时，单车调试库不具备供电功能，27.5kV电压从接触网到受电弓到VCB到阻变到牵引变流器到牵引电机（动力系统）或到空调系统(380V)或插座（240V）或DC110V，单车直流控制柜可提供110V低压直流电，可视化显示通电线路是否通路并将测量数据实时上传。
数字化调试线智能储存装置：该装置用于储存手持终端PAD储存、充电，智能储存柜显示屏幕上显示手持终端PAD的存放位置、借出存入状态、电池充电状态、借出存入时间和人员信息；借出时需调试工作人员刷员工卡登入智能储存系统并拍照记录，存入时需扫码归还，通过智能存储装置为工作人员提供便利的同时也充分严格规范了员工行为。
4 总结
应用动车组数字化调试系统可有效解决传统工作模式中存在的三类问题：人工效率、信息共享、检查反馈。工作人员使用无纸化终端设备将调试现场需要的试验记录表、需携带的作业指导书和台账通知等使用手持PAD代替，有效简化了工作人员的工作流程提高了工作效率；技术部下达任务通知，调试现场负责人可在数字化调试平台以及手持终端PAD同步更新至最新的任务通知，且调试现场每位工作人员的工作进度也都将通过移动终端和智能工装实时同步至数字化调试系统，信息高效共享很大程度上提高了调试负责人对于节拍进度的管控。除此之外，数字化调试系统还具备“红线意识”的检查反馈功能，通过无纸化操作及高效的信息共享将调试现场的调试数据、设备状态信息、节拍达成率同步上传至数字化调试系统并建立数据库，系统自动对超差值进行预警反馈，现场工作人员可通过查询故障电子手册进行初步判断及排故工作，能够实现人机双保险机制，最大程度地保证高速动车组调试过程中的万无一失。
参考文献：
[1]李美华,矫德余,孙昊雯.列车网络控制系统半实物仿真平台设计及应用[J].铁道机车车辆,2018,38(01):23-25.
[2] 沈华波,孙晓东,胡昊,刘洋.基于车载网络的标准化动车组单车试验装置设计[J].计算机测量与控制,2020,28(10):256-260.
[3] 宋培元,沈华波,石中年,白伟光,居法云.便携式移动监视终端在动车组调试自动化中的研究与应用[J].计算机测量与控制,2013,21(05):1199-1201.
[4]贾真,苏永清.磁浮列车悬浮控制无线调试系统的设计与实现[J].计算机测量与控制,2008(05):654-656.