基于列车轮对在线监测系统的镟床测量数据运用方法

舒伟明 薛平星 邹至刚

摘 要：目前国内轨道交通的运维基础装备之一不落轮镟床，作为列车轮对精密加工与测量主要用途。轮对尺寸在线监测系统作为列车轮对的动态检测并与镟床测量数据有着紧密关系。本文着重分析了轮对尺寸在线监测与镟床数据的关联性，并评估了不落轮镟床测量轮对尺寸的不确定度和镟床测量误差。提出在线系统既溯源于镟床测量数据又服务于镟床数据不确定性的评估；不落轮镟床的数据分析方法由自身历史数据、不同加工时间的运用轮对在线检测数据横向比较、与人工尺检测数据比对等多重甄别方法；对不落轮镟床测量特征量顶点圆数据运用方法进行了介绍。

关键词：不落轮镟床；不确定度；顶点圆

中图分类号：U279.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）18-0050-02

1 序言

由于城市轨道交通的发展需要，不落轮镟床已经越来越多的担当着轨道交通运营维修服务的重要角色。不落轮镟床设置于车辆段内，可对落架的列车转向架上的单个轮对或独立的单个轮对镟修加工，亦可在车辆不解编及转向架不拆卸的情况下对轮对进行镟修加工，同时具有测量轮对尺寸的功能。由于轮对踏面外形轮廓与轨道的不合理配合，影响列车的安全平稳运行及缩短轮对寿命周期，所以轮对的准确加工与测量是轨道交通运营维修服务的显著重要任务。目前不落轮镟床测量系统的校准方法主要是通过随镟床配置的单个标准轮对的测量实现。

2 不落轮镟床数据运用问题及原因分析

2.1 不落轮镟床的校准

目前不落轮镟床测量系统的校准方法存在以下问题：

运用标准轮对校准镟床的校准周期一般定为半年，校准周期内如果出现测量偏差会直接影响列车轮对的安全运用，会产生轮对的过或欠加工，最不利情况会影响上千个轮对。

标准轮对的校准方法与不落轮镟床的“不落轮”加工实际模式不同，由于不落轮镟床受到轮对、转向架、车体等压力作用，测量条件与校准条件不一样，可能导致轮对尺寸测量不准确，该种隐含的误差因素容易被忽略。作为镟床自动测量的补充是人工测量，即用专门测量工具进行测量，人工测量耗时费力，难以保证测量精度与频度。

2.2 数据识别

镟床镟修加工自动打印输出数据主要有：轮对内侧距、轮对直径、轮缘厚度、轮缘高度、轴向窜动、径向跳动，以及相关的车号、转向架和轴位信息。工作人员认为镟床加工数据不会有误差，对轮对直径测量数据是不落轮镟床的难点且容易产生偏离认识不足。

2.3 不落轮镟床的直径测量

鏇床加工是左右轮同时进行并由设定加工参数自动控制，直径测量范围是760-840mm，测量左右轮对的一致性误差小于0.2mm，绝对误差小于0.5mm，相对误差小于0.06%，而另两个参量轮缘高度与轮缘厚度相对误差规定仅1%左右，即直径测量规定要求高很多。

轮对的转动由压紧轮对的驱动轮负责，测量由带有编码盘的测量小轮完成。

每次测量的启停由轮对背面荧光标记计数，平均每次测量轮对转动6圈，统计测量轮的总圈数加编码读数换算为被测轮对直径。测量过程中测量轮与加工轮靠标准的设定压力结合。

由于不落轮的列车大载荷可能产生基础沉降导致加工测量部件之间的应力、变形；测量轮的磨损；测量轮与加工轮之间的滑动等均可能产生直径测量误差大于规定，这也是轮对直径较其它参数难测准的原因。

综上，如何有效地评估不落轮镟床测量轮对尺寸的不确定度和及时校准成为迫切的工程应用要求。针对以上现有技术存在的问题，亟需一种基于轮对在线测量系统与镟修系统的数据关联性评价方法，即建立“在线系统”与“镟修系统”统计数据的特征量关联性分析，得出镟修数据的可靠性评价与运用方法。本论文方法源于广州市奥特创通测控技术有限公司《基于列车轮对在线系统的镟床数据运用方法》发明专利申请号：201610339569.X，本论文着重在数据的溯源应用方面论述。

2.4 镟床误差发现过程

2.4.1 人工检测

对实际运用的某地地铁A线1112#车的轮对直径、轮缘高度、轮缘厚度进行人工测量，并溯源对比（表1）。

2.4.2 历史数据

查找镟床历史数据得到结果（表2）。

某地铁列车轮对镟床误差与在线测量大数据统计（2016.2.15），数据选取：2016.2.15时间段共34列车的正反向运行每列共48条数据（表3）。

（1）镟床调整是对镟床测量轮径传感器校正。

（2）正反向运行时该线路设计了列车掉头位，经过在线检测区时具有两种编排顺序。

（3）正向镟修时指列车的奇数编号先进入镟修位置，反向则时偶数车先进入。

（4）在线检测装置利用列车相同轮在较短时间段经过左右检测传感器进行一致性绝对校准。

（5）在线检测装置大数据自校准精度达0.1mm并验证了8月计算发现的镟床轮径测量误差。

3 新车比较

查找新车即大圆未被加工的车进行比对（表4）。

4 数据分析

如表1说明，人工测量的随机误差已经慎重考虑并尽可能地缩小；在线系统溯源于镟床数据此后又在刚镟修1122#车作了数据验证；镟床3-5月历史数据中特征大圆与9月人工测量数据高度地吻合；如表2所示，轮径由于磨耗变小而轮对大圆特征不随时间而变化；新车的出厂轮径经验值通常是正公差。

5 结语

通过在线系统溯源人工与溯源镟床的比对，镟床的历史数据比对，证明了不落轮镟床的测量直径误差，该种误差虽然不属于严重影响列车运行的情况（例如左右大小轮），不会因此造成振动大，发现后纠正过程很长且需要过度镟修来恢复所有左右轮对的一致性，但该种镟床评估方法已经在另一案例中发现了大小轮的情况，其高效性和及时性不容置疑。在线系统溯源人工尺的评估方法与镟床历史数据结合，并充分利用镟修周期约12-18个月不同时间均存在镟修加工的维修特点，能有效地评估镟床的测量直径误差，其中重要是采用轮对特征大圆镟修周期不变性的先进方法，该方法会被广泛应用于不落轮镟床数据的先进管理。