客车轮对轴箱装置轴承检修流水线的数字智能化系统方案的开发研制及应用

客车轮对轴箱装置轴承检修流水线的数字智能化系统方案的开发研制及应用
发布时间：2022-08-08T08:06:16.536Z 来源：《科技新时代》2022年8期作者：何彬彬王东雪武晓敏[导读] 铁路是当代交通运输运输旅客的重要方式，在铁路高速发展的今天，客车检修质量随着科技的发展与时代的进步而不断提升，当前铁路客车轴承检修生产线生产模式老套，存在自动化、智能化程度低、整个作业过程采用人搬车拉的老旧检修模式，已经完全无法满足现在的检修需求，本文通过探讨数字智能化系统在轴承检修流水线中的应用，阐述了数字智能化系统在客车轮对轴箱装置轴承检修的工作流
程与原理，揭示数字智能化系统对铁路客车检修的必要性。

包头车辆段包头市昆都仑区 014040
摘要：铁路是当代交通运输运输旅客的重要方式，在铁路高速发展的今天，客车检修质量随着科技的发展与时代的进步而不断提升，当前铁路客车轴承检修生产线生产模式老套，存在自动化、智能化程度低、整个作业过程采用人搬车拉的老旧检修模式，已经完全无法满足现在的检修需求，本文通过探讨数字智能化系统在轴承检修流水线中的应用，阐述了数字智能化系统在客车轮对轴箱装置轴承检修的工作流程与原理，揭示数字智能化系统对铁路客车检修的必要性。

关键词：数字智能化系统、客车轮对轴箱装置轴承、检修流水线
1 研制背景
当前铁路客车轴承检修生产线生产模式老套，存在自动化、智能化程度低、整个作业过程采用人搬车拉的老旧检修模式，且整个作业过程的数据记录采用人工操作、纸质记录的模式，工作繁琐且数据抄录需花费大量时间，随着工业4.0和中国制造2025的提出，工业化和信息化两化融合、智能制造成为国家发展的重要战略,智能检修信息化成为国内客车车辆检修的趋势，传统的检修模式已逐渐无法满足现代化检修的需求，车辆段、运营正线等将陆续配置大量的自动化、智能化检修设备及系统，用以辅助列车轴承检修的管理。

鉴于以上情况，开发铁路客车轴承智能检修线数字智能化系统研究可以实现辅助铁路客车轴承检修生产线的自动化和智能化，在此基础上，进一步完善铁路客车轴承检修生产系统最终实现强基达标、提质增效的目标。

2 客车轮对轴箱装置轴承检修流水线的数字智能化系统主体功能及内容
在客车轮对轴箱装置轴承检修流水线数字信息化系统建设上通过引进PLC自动控制及编程技术、CCD字符识别及激光打码技术、二维码扫码技术、数据库管理及应用技术、无线传输技术及物联网和云计算技术，采用VS2013编程工具、C#高级编程语言、MySQL数据库、TCP/IP通讯协议、标准WebService接口的C/S架构，设计了设备控制层、信息采集层、运作操控层、领导决策支持层的四层系统构架，重点完成研发铁路轴承智能检修管理系统，实现在用轴承检修设备和检修过程的视频监控及互联网+智能控制检测等智能辅助作业功能及实现轴承检修生产线自动化控制、流程优化和检修规程的完善及检修过程的“同步监控、动态分析、智能诊断、自主决策”等具体工作，最终实现铁路客车轴承检修生产线成为智能轴承检修生产线的研究目标。

3 客车轮对轴箱装置轴承检修流水线的数字智能化系统具体实施方案
3.1客车轮对轴箱装置轴承检修流水线的数字智能化系统软件开发方案
软件开发采用设备控制层采用PLC可编程控制技术、采用ProFinet总线控制协议与上位机进行数据通讯；上位机的软件开发VS2017开发工具、c#语言、.Net框架及MySQL数据库的C/S软件结构开发，并预留标准的WebService接口方便与第三方软件数据对接，以利用CCD智能识别字符形成二维码刻印技术和物联网技术，将轴承收入的基础信息、外观/探伤检查、尺寸测量、激光打码、出入库选配及各工位的运行状态等数据信息送至服务器MySQL数据库，实现对轴承检修数据与相关作业信息相互关联和存储，方便以后因质量问题追溯到个人（每台设备的操作需要操作人员通过个人的用户名和密码或扫码登录），使所有测量数据存储后可网络查询，并提高测量精度，对检修过程实现统一管理。

3.2客车轮对轴箱装置轴承检修流水线的数字智能化系统硬件部分研制方案
硬件开发由以下5部分组成①通过倍速输送线和提升机，其可实现轴承检修过程各工位的自动搬运。

输送线有线体、转运装置、挡料机构、升降移料机、物料托盘及电控系统组成。

②CCD智能字符识别装置，其可对轴承端面的字符信息自动识别，同时与激光打标技术结合，完成信息录入与标记刻打。

③自动清洗风干机。

④轴承检修尺寸测量系统。

其是由内/外圈多参数自动检测机、上下料机器人、轴承游隙/凸出量智能检测单元、滚子外径/高度智能检测单元、激光打码机等构成。

⑤轴承智能存放选配库（简称“立体库”），其由干燥洁净条件的立体仓库、存取机器人、大数据综合处理查询站、智能控制系统等构成。

3.3物联网技术与数字智能化系统在客车轮对轴箱装置轴承检修流水线的应用
物联网技术，将轴承检修各工序的检修信息自动收集汇总至服务器数据库，形成轴承检修各工序设备信息、作业数据信息、各零部件信息相互关联的物物相连的域，实现各检修工序信息实时共享，远程访问的目的。

3.4数字智能化系统在CCD视觉检测及自动激光打码技术上的应用
使用CCD视觉智能检测与激光打标相结合的技术，打标机可自动寻找轴承端面的关键特征点，并通过软件运算将打标信息自动生成要刻印的二维码信息，并在每套轴承的内圈或外圈的指定位置刻印二维码，使每套轴承拥有终身不变的身份信息。

在轴承检修过程中，通过以二维码为关键特征将轴承检修作业内容与轴承信息绑定，同时将各工序检修作业的孤岛数据进行串联，形成一条完整的轴承检修作业数据链，实现轴承检修信息的一一对应。

将之前“人工观察、人工记录”的旧有模式变更升级为“人工观察、二维码读取、菜单式确认”的数字化采集模式，实现外观检查信息、内外圈滚子探伤信息的信息采集；通过智能激光打码机实现对轴承装用编号的智能打码。

3.5数字智能化系统在检修过程中数据监督、卡控、分析等方面的应用
通过程序软件对轴承检修过程进行监督、卡控、作业指导、可视化等智能管理及检修过程中的各零部件的收支数量、尺寸信息、故障原因、故障数量、故障种类、寿命周期、运行公里数等作业数据依据厂家、零部件种类为条件进行统计分析判断和作业结果的反馈统计及作业方案推送至对应的工序终端，对检修人员进行作业指导。

实现对轴承检修要求合理性分析及轴承零部件的全寿命周期管理，为轴承检修作业流程优化，为轴承检修的智能化管理和作业指导书及规程的修订完善提供数据支持和经验分析。

同时实现检修过程的“同步监控、动态分析、智能诊断、自主决策”及强基达标、提质增效的工作目标。

4 总结
我们经过深入学习、调研论证、智能化研究、流水线设备的安装调试以及多次测试，积累了大量试验数据，证明该方案可行、有效。

根据轴承检修需要，在今后的实际生产过程中，我们还要不断完善、持续改进，进一步提升包头车辆段轴承检修工作的智能化水平。