1 綜述

目前列檢技檢作業(yè)時(shí)制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)利用微機(jī)控制試風(fēng)設(shè)備模擬機(jī)車(chē)試風(fēng)，需檢車(chē)員不停的來(lái)回跑動(dòng)來(lái)檢查確認(rèn)制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。另一方面，制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)占用技檢時(shí)間較長(zhǎng)，剩余純車(chē)輛故障檢查、修理時(shí)間不充足，列車(chē)的技檢質(zhì)量難以得到保證。鐵路貨車(chē)制動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)在國(guó)內(nèi)外目前基本上處于空白狀態(tài)，主要原因就是因?yàn)殍F路貨車(chē)大都采用空氣制動(dòng)，沒(méi)有電纜、電線(xiàn)鋪設(shè)和連接，屬于無(wú)電源狀態(tài)。要在貨車(chē)上增加電子監(jiān)測(cè)設(shè)備首先面臨的就是電源問(wèn)題。其次面臨的就是信息的傳遞問(wèn)題，沒(méi)有電纜只能采用無(wú)線(xiàn)電技術(shù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸，設(shè)置的無(wú)線(xiàn)電裝置功率小了傳輸距離短，無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息的可靠傳輸，功率大了雖然滿(mǎn)足了傳輸距離要求但是又和電源問(wèn)題產(chǎn)生了矛盾。近年來(lái)，研究利用RFID技術(shù)(廣泛用于鐵路貨車(chē)車(chē)號(hào)識(shí)別)來(lái)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)車(chē)輛空氣制動(dòng)系統(tǒng)，并在試驗(yàn)室和實(shí)際運(yùn)用的列車(chē)中收集到了大量的制動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。本文主要探討利用收集的數(shù)據(jù)智能識(shí)別制動(dòng)系統(tǒng)的性能狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)貨物列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)管理。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用低功耗壓力數(shù)據(jù)采集裝置采集制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵壓力數(shù)據(jù)，并將采集到的壓力數(shù)據(jù)經(jīng)RFID技術(shù)傳到服務(wù)器。用戶(hù)終端根據(jù)給定的權(quán)限可查詢(xún)相關(guān)數(shù)據(jù)。

“受多重因素影響，轄內(nèi)銀行機(jī)構(gòu)存款組織能力有所下降，在一定程度上會(huì)影響未來(lái)信貸投放規(guī)模的可持續(xù)增長(zhǎng)?！苯K常州銀監(jiān)分局局長(zhǎng)陳惠蓮介紹，當(dāng)?shù)劂y行存款的增長(zhǎng)多以高成本的存款為主?！按婵畛杀旧仙龑?dǎo)致銀行利差收窄，個(gè)別銀行存貸款利率持平甚至倒掛，也在一定程度上影響了企業(yè)的融資成本?！标惢萆徴f(shuō)。

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

現(xiàn)有鐵路貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的配置大多采用120閥為核心的制動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)這種閥的作用原理分析，列車(chē)管壓力空氣是空氣制動(dòng)系統(tǒng)唯一的動(dòng)力來(lái)源，其壓力變化是控制列車(chē)制動(dòng)和緩解的信號(hào)，列車(chē)管空氣壓力變化情況的監(jiān)測(cè)是必不可少的；控制閥通過(guò)列車(chē)管與副風(fēng)缸空氣壓力的變化來(lái)驅(qū)動(dòng)主活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)、緩解、保壓等作用，副風(fēng)缸空氣壓力監(jiān)測(cè)也是其中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)；制動(dòng)缸是空氣制動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行部件，制動(dòng)缸空氣壓力的變化直接反映了空氣制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)緩解狀態(tài)，也是制動(dòng)性能狀態(tài)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵點(diǎn)；為監(jiān)測(cè)空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置的工作狀態(tài)是否正常，必須增加制動(dòng)缸上游(限壓閥前)的空氣壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。綜上所述，監(jiān)測(cè)列車(chē)管、副風(fēng)缸、制動(dòng)缸上游(120閥到制動(dòng)缸通路)、制動(dòng)缸下游(限壓閥到制動(dòng)缸的通路)四個(gè)點(diǎn)，即可全面監(jiān)測(cè)空氣制動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置如圖1所示。

教以生為本，學(xué)以悟?yàn)楦?。在語(yǔ)文教材中，很多篇章，或真實(shí)生動(dòng)地展現(xiàn)我們民族的優(yōu)良傳統(tǒng)，或熱情謳歌我們民族的精神，或精彩地描繪美麗多嬌的祖國(guó)山河，或深刻闡述生命的意義等。我們教師要用中華優(yōu)秀文化的精髓來(lái)啟發(fā)自己的學(xué)生，使他們懂得生命的意義和價(jià)值，將古詩(shī)文的優(yōu)秀文化內(nèi)涵在不知不覺(jué)中潛移默化地滲透到高中語(yǔ)文課堂教學(xué)中來(lái)。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸方式

為驗(yàn)證制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在列車(chē)實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中能否正常收集制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。在2萬(wàn)噸編組實(shí)際運(yùn)行的列車(chē)上進(jìn)行了運(yùn)行試驗(yàn)。制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作正常，采集并傳輸制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)壓力變化數(shù)據(jù)到服務(wù)器。通過(guò)列車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)表明，制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集和下載數(shù)據(jù)完整，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，能準(zhǔn)確判斷車(chē)輛是否存在車(chē)輛抱閘故障和意外緊急故障，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)，能判定制動(dòng)系統(tǒng)性能狀態(tài)。

3 數(shù)據(jù)收集介紹

為滿(mǎn)足功能要求，近幾年部分高面板壩采用有壓泄洪放空洞作為樞紐設(shè)計(jì)配置，控制段設(shè)于隧洞末端，并投入運(yùn)用。如九甸峽有壓泄洪放空洞泄洪歷時(shí)約 31天 （2012年 7—8月），最大下泄流量 496 m3/s，共泄流5.7億m3，最大落差近88 m，檢查洞內(nèi)混凝土（C50）完整性較好，出口段有局部受損。2013年7月貴州某面板壩工程有壓泄洪洞出口段發(fā)生整體損毀 （水頭約50 m），我國(guó)西部地區(qū)20世紀(jì)90年代建設(shè)的有壓泄洪沖沙洞，由于洞內(nèi)混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，運(yùn)用期發(fā)生過(guò)較明顯損壞。

空氣制動(dòng)機(jī)壓力變化是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)于采集到的壓力需要經(jīng)過(guò)判別過(guò)濾等算法來(lái)提取代表壓力變化趨勢(shì)的關(guān)鍵壓力點(diǎn)，從而保證車(chē)載主機(jī)能夠記錄到最大次數(shù)的制動(dòng)操作數(shù)據(jù)。用有限的數(shù)據(jù)足夠分析制動(dòng)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因。貨車(chē)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，壓力數(shù)據(jù)收集必須可靠。為驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)可靠性，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了單車(chē)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和列車(chē)定置試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集。為驗(yàn)證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)壓力數(shù)據(jù)收集的可靠性，在的2萬(wàn)噸編組的列車(chē)上進(jìn)行了運(yùn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集。

3.1 單車(chē)試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集

高中階段是學(xué)生進(jìn)行自我認(rèn)知與探索的主要時(shí)期，是個(gè)體發(fā)展的重要階段。11月12日至11月14日，二十一世紀(jì)國(guó)際學(xué)校開(kāi)展社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，安排高一學(xué)生參加為期三天的職業(yè)體驗(yàn)，希望每一位高一學(xué)生了解一種職業(yè)，體驗(yàn)一個(gè)崗位。

列車(chē)定置試驗(yàn)表明，制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)空氣制動(dòng)系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程的穩(wěn)定和可靠。

3.2 列車(chē)定置試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集

車(chē)輛運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)列車(chē)管壓力變化，感知列車(chē)管壓力下降速度大于70kPa/s時(shí)視為發(fā)生緊急制動(dòng)，數(shù)據(jù)處理器記錄列車(chē)管壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)存儲(chǔ)并輸出所有檢測(cè)車(chē)輛的壓力變化曲線(xiàn)。通過(guò)比較各車(chē)輛列車(chē)管壓力變化突變點(diǎn)的時(shí)間差來(lái)判別發(fā)生緊急制動(dòng)的首發(fā)車(chē)輛，并可根據(jù)首發(fā)車(chē)輛的編組位置和變化速度及其相鄰車(chē)輛的列車(chē)管壓力變化速度判別本次緊急制動(dòng)是由機(jī)車(chē)主動(dòng)施行還是車(chē)輛本身意外發(fā)生。

單車(chē)試驗(yàn)表明，車(chē)載裝置收集到的數(shù)據(jù)與單車(chē)數(shù)據(jù)采集儀數(shù)據(jù)對(duì)比，最大差異僅為2kPa。采集的數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確的反應(yīng)制動(dòng)系統(tǒng)壓力變化情況。數(shù)據(jù)精度能作為判斷制動(dòng)系統(tǒng)性能狀態(tài)的依據(jù)。

3.3 車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程實(shí)際數(shù)據(jù)收集

根據(jù)貨車(chē)車(chē)輛無(wú)供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀，選用低功耗的RFID數(shù)據(jù)傳輸方式，該數(shù)據(jù)傳輸方式在車(chē)號(hào)智能識(shí)別系統(tǒng)已有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。數(shù)據(jù)傳輸方式如圖2所示。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)地面讀出裝置的天線(xiàn)上方時(shí)，車(chē)載裝置采集的制動(dòng)系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)經(jīng)RFID下載，并經(jīng)既有的鐵路IP網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，數(shù)據(jù)查詢(xún)終端通過(guò)給定的用戶(hù)權(quán)限可查詢(xún)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力數(shù)據(jù)。車(chē)載裝置選用38ah的電池供電。一節(jié)電池可供車(chē)載裝置正常使用2年。

隨著教學(xué)改革不斷深入以及社會(huì)對(duì)人才需求不斷提升，高職院校要想培養(yǎng)出滿(mǎn)足時(shí)代需求的人才，必須提高高職教育教師的核心素養(yǎng)和能力。在“雙創(chuàng)”時(shí)代背景下，高職教師更應(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，不斷提升自身綜合能力。這就需要政府、學(xué)校、行業(yè)、企業(yè)四方的聯(lián)合行動(dòng)，通過(guò)“政校行企”的共同努力，充分發(fā)揮各自的職能和作用，促進(jìn)高職院校教師核心素養(yǎng)和能力的提升。

4 數(shù)據(jù)應(yīng)用分析

制動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要有兩大用途。一是自動(dòng)實(shí)時(shí)查找制動(dòng)系統(tǒng)故障車(chē)輛，及時(shí)排除故障，確保列車(chē)運(yùn)行安全。二是通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)管理，降低制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

4.1 故障判斷

我國(guó)鐵路貨車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)是二壓力直接作用式的制動(dòng)系統(tǒng)，配有空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置。制動(dòng)系統(tǒng)性能正常狀態(tài)下，制動(dòng)位、保壓位、緩解位、運(yùn)轉(zhuǎn)位，列車(chē)管、副風(fēng)缸、制動(dòng)缸上游、制動(dòng)缸下游4處壓力的變化有其固有的變化規(guī)律，收集到車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)壓力變化曲線(xiàn)應(yīng)與制動(dòng)系統(tǒng)理想壓力曲線(xiàn)基本一致。同一列車(chē)的各車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)，車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)全部沒(méi)有故障時(shí)，各車(chē)輛的制動(dòng)曲線(xiàn)基礎(chǔ)是一致的。查看整列車(chē)車(chē)試驗(yàn)曲線(xiàn)，如果某一車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)壓力與整列車(chē)其他車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)壓力曲線(xiàn)存在較大的差異，很容易發(fā)現(xiàn)其中的故障車(chē)輛。

通過(guò)對(duì)比單車(chē)試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)采集儀與制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。單車(chē)數(shù)據(jù)采集儀采集數(shù)據(jù)與制動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)載裝置采集數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

4.1.1 意外緊急判斷

為驗(yàn)證制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力和收集的數(shù)據(jù)對(duì)判斷故障的準(zhǔn)確性。在列車(chē)定置試驗(yàn)臺(tái)上模擬列車(chē)進(jìn)行緊急制動(dòng)、常用制動(dòng)、緩解不良工況下，制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)壓力數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。定置試驗(yàn)臺(tái)1號(hào)車(chē)收集的數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。定置試驗(yàn)臺(tái)2號(hào)車(chē)收集的數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

4.1.2 緩解不良判斷

(4) 隨著通入發(fā)動(dòng)機(jī)氣體質(zhì)量流率的增大, 發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)的壓強(qiáng)不斷升高, 氣體總壓增大, 因此注入單位質(zhì)量流率所需要的能量也增大, 這是發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低的原因之一.

從制動(dòng)開(kāi)始到緩解完畢組成一次常用制動(dòng)動(dòng)作。車(chē)輛運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)列車(chē)管壓力變化，感知列車(chē)管壓力下降速度大于10kPa/s時(shí)視為常用制動(dòng)，列車(chē)管上升速度大于2kPa/s時(shí)視為緩解，數(shù)據(jù)處理器記錄列車(chē)管、副風(fēng)缸、制動(dòng)缸上游、制動(dòng)缸下游壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)存儲(chǔ)并輸出所有檢測(cè)車(chē)輛的壓力變化曲線(xiàn)。通過(guò)比較各車(chē)輛制動(dòng)缸壓力變化突變點(diǎn)的時(shí)間差來(lái)判別緩解不良車(chē)輛的編組位置和變化速度，并可根據(jù)列車(chē)管和副風(fēng)缸的壓力差以及制動(dòng)缸上游和制動(dòng)缸下游的動(dòng)作差來(lái)判別引發(fā)緩解不良的原因，即確認(rèn)緩解不良是由控制閥故障引起還是空重車(chē)故障引起，或者其它原因的影響。

4.1.3 自然制動(dòng)判斷

車(chē)輛運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)制動(dòng)缸下游壓力變化，感知其壓力上升速度大于5kPa/s時(shí)，數(shù)據(jù)處理器記錄列車(chē)管、副風(fēng)缸、制動(dòng)缸上游、制動(dòng)缸下游壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)存儲(chǔ)并輸出所有檢測(cè)車(chē)輛的壓力變化曲線(xiàn)。通過(guò)比較各車(chē)輛制動(dòng)缸壓力上升突變點(diǎn)的時(shí)間差來(lái)判別發(fā)生自然制動(dòng)的首發(fā)車(chē)輛編組位置，并通過(guò)對(duì)制動(dòng)缸壓力上升時(shí)列車(chē)管的壓力變化和相鄰車(chē)輛的壓力變化情況的對(duì)比判別發(fā)生自然制動(dòng)的原因。

4.2 健康管理

在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，絕大多數(shù)車(chē)輛的制動(dòng)系在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生故障，但有些車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)曲線(xiàn)與理想曲線(xiàn)存在差異。利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵性能指標(biāo)(如制動(dòng)缸壓力值、制動(dòng)缸壓力上升時(shí)間、制動(dòng)缸緩解時(shí)間)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)評(píng)分，再將各項(xiàng)指標(biāo)分值按給定的比例對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的健康管理。

5 總結(jié)

貨物列車(chē)制動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能準(zhǔn)確收集到列車(chē)應(yīng)用過(guò)程中制動(dòng)系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)，通過(guò)分析收集到的制動(dòng)系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確判斷制動(dòng)系統(tǒng)故障信息。通過(guò)對(duì)列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的跟蹤分析，能掌握制動(dòng)系統(tǒng)性能狀態(tài)，便于對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)健康狀態(tài)不佳的車(chē)輛及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，將進(jìn)一步提高列車(chē)運(yùn)行的安全性。利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行健康管理，將降低鐵路貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本，提高列車(chē)運(yùn)營(yíng)效率。

[1]夏寅蓀、吳培元 120型空氣制動(dòng)機(jī) 北京：中國(guó)鐵道出版社 2006.

[2]Ou Dongfang. Xie Lei. Xiao Weiyuan. An Hong. & Sun Jiaming Research Brake Monitoring Technology about Freight Trains on DaQin Railway in China CAPE TOWN: IHHA 2017.

[3]鄧之明.鐵道車(chē)輛制動(dòng)工程[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,2006.

[4]GB/T 25119—2010，軌道交通 機(jī)車(chē)車(chē)輛電子裝置[S].