1.立项背景

随着高速铁路的快速发展，动车组作为高速铁路运输的核心工具，其性能和质量要求日益提高。中车唐山机车车辆有限公司作为动车组制造企业，面临着提升企业运营效率、突破动车组关键部件自主修技术壁垒、增加公司运营盈利点、加速人才培养转化效率以及助力地区经济发展的重要任务。

在动车组的高级修检修过程中，部件自主修是一个重要环节。然而，在以往的检修过程中，存在着一些问题亟待解决。例如，动车组高级修阶段，雨刷电磁阀组、雨刷手动装置、辅助空压机安全阀、踏面清扫控制模块、板接式压力开关5种部件需要整体拆卸下车后委外检修，委外修成本高、周期长。同时委外修后的部件存在部分压力调节不良、气密性不良等严重影响列车运营安全的质量问题，在CRH3C、380B（L）动车组三、四级修阶段，对现车上述五种部件的状态确认和功能验证不够完善，导致生产现场堆积了大量待修品，造成检修成本增加。

按照集团公司“掌握部件状态、掌握检修技术、掌控检修成本”的原则，我公司决定研究开发雨刷电磁阀组、雨刷手动装置、辅助空压机安全阀、踏面清扫控制模块、板接式压力开关5种部件自主修技术及故障件深度检测与修旧利废。要实现上述五种部件自主修现阶段面临两项难题，一是缺少自主修测试装置，二是缺少自主修测试标准和方法。

为解决此问题，创新小组探索智能制造技术应用和动车组部件精准检修，研究雨刷系统等功能型部件的检修、检测、最小化可维修单元技术研究及数字化检修、检测能力建设，研制智能制造部件检修系统测试装置，逐步实现动车组部件修最小单元更换、最小成本维修，实现部件检修的智能化检测，降低整体检修成本，修复囤积物料为动车组高级修业务“效益提升”“关键部件自主修”提供有力支撑，提高中车唐山公司动车组的高级修检修能力。逐步填补国内高速动车组部件深度修、延寿修、自主修、智能检测技术空白，为全生命周期服役性能研究打下坚实基础。

2.详细质量技术内容

2.1关键技术

表1：成果对应的关键技术

2.2 主要研究开发内容

2.2.1自动化多功能供风供电试验装置

发明自动化多功能供风供电试验装置能极大地适配高速动车组主线的柔性化生产，解决高速动车组生产过程中，经常出现因某一零部件出现故障，而故障处理时需要风电齐全，但由于零部件功能性故障在动车组调试阶段才能发现问题，调试过程中发现后再联系上道作业工序处理问题，这时需要车间与车间之前沟通作业时间，班组与班组之间沟通作业时间，因此有必要设计一个可以完成各系统零部件独立供风、供电、试验检测的柔性化设备，用以满足特殊情况下的故障处理，减少等待时间，同时还能极大地适配高速动车组辅线的部件检修作业，通过与不同的适配器进行配合作业，模拟高速动车组各部件的运用环境，提供1:1模拟仿真测试条件，完成例如雨刷电磁阀组、雨刷固定板、空调新风口、门廊加热器等多种部件的检修、测试工作。

自动化多功能供风供电试验装置触摸屏操作画面：屏幕上电后，首先点击面板绿色启动按钮才能进行操作。红色按钮是停止按钮，蘑菇头按为急停，紧急情况下使用。

图1：摸屏操上电操作界面展示

图2：自动化多功能供风供电试验装置实物效果图

具体应用实施案例：

自动化多功能供风供电试验装置通过与多种不同种类的适配器组合，能实现对动车组多种部件进行精准深度检修。例如，在雨刷部件深度修的过程中，从拆解、检修、组装、测试四个部分进行技术研究，自动化多功能供风供电试验装置通过与雨刷固定板适配器、雨刷电磁阀组适配器进行组合，为雨刷电磁阀组模块、雨刷固定板功能测试提供地面测试与现车运用测试的1：1仿真，测试中完成雨刷电磁阀组各阀件开闭动作、各阀件气密性、传感器信号检测等试验项点。

表2 自动化多功能供风供电试验装置适配明细表

2.2.2 物联网智能试验数据回传分析装置

该装置主要用于部件各种工况测试数据采集和测试结果研判，以确保检测的自主修部件各项性能参数满足使用要求。在试验过程中，装置能够将雨刷电磁阀组、雨刷固定板、雨刷手动装置、踏面清扫控制单元、压力开关等部件自主修的各种试验项点数据实时回传至MOM系统。操作者按提示进行保压试验，试验结果自动记录、保存、上传，免去操作者的记录工作，实现无纸化。设备自带信息化系统，信息化系统可以兼容接入本公司的智能制造平台和MOM等相关数据和接口。

图3：智能试验数据回传分析装置实物效果图

具体应用实施案例:

智能试验数据回传分析装置用于组装主产线动车组部件气密性保压试验工序，应用手持显示操作终端点击作业车辆的MOM订单，进入气密性试验测试界面，将气压传感器安装在气密管路适配器工装上，传感器模块上集成了蓝牙模块与手持操作终端连接后，进行气密性试验前调试准备，利用厂房风源给总风管及列车管充风，总风管风压达到（7~10）bar，列车管风压达到（5-6）bar，观察风压表，待风压表显示数值出现反复回弹时开始计时，5分钟内泄漏量应不大于0.1bar。如果泄漏量超出规定范围，则对各空气支路分别进行气密性试验，若某空气支路有泄漏现象，待处理完成后，重新进行该气密性试验，直到合格为止，方可进行下一个空气支路气密性试验。试验结束后关闭MOM系统订单。

图4：智能试验数据回传分析装置操作应用示例

2.2.3最小故障单元智能测试装置

最小故障单元智能测试装置包含气动类元器件测试场景、电气元器件测试场景，场景针对元器件自身的设计原理和运用工况、对元器件各项功能进行针对性测试。

（1）气动类元器件测试场景技术内容：

自动化阀件检测技术较现有技术解决了人为采集数据误差问题，提高了检验精度。操作者根据菜单提示进行傻瓜式的操作，自动校验试验结果。无需记住复杂的试验过程，无需记住试验参数，系统将自动的进行记录和计算，并输出测试结果等。

自动化动车组阀件检测试验装置根据待检测阀件的自身设计原理和工作环境进行设计，利用自动化技术将阀件测试过程中需要人为操作的开关、记录、计算过程整合给PLC模块，再通过与HMI模块的交互进行阀件的试验操作，降低检测人员的技能要求。同时，自动化动车组阀件检测试验装置通过对不同的控制模块的选装，可以大大增加检测阀件的种类，在高速动车组生产实践中，按照上述的设计思路，我们优先完成了对动车组踏面清扫装置的检测试验装置的制作，并通过踏面清扫装置的实践经验，完成对压力开关等部件拓展开发，实现动车组阀件检测试验装置的多种阀件适配。

图5：自动化动车组阀件检测试验装置实物效果图

图6：自动化动车组阀件检测试验装置操作应用示例

（2）电气元器件测试场景技术内容：

图7：高速动车组集成式电气元器件测试装置

1）制动显示器模块检测：

技术原理：日常电源为交流电，现车设备使用直流电，通过电源转换器将220V AC转换成110V DB，从电源转换器输出一根适配器插头与检测设备插孔连接，检测设备插头功能是否完好。

2）信号灯试验检测：

技术原理：设计一套供电系统，用于给信号灯供电，并配有相应的操作按键，用于对信号灯进行控制，使信号灯处于不同信号状态，如红光、白光、强白光。试验台提供两套供电电路，能同时对两个信号灯进行试验。

3）塞拉门站台补偿器测试：

技术原理：空开断路器控制电源供电，供给变压器和秒表AC220V电压，变压器将AC220V电压转化为DC110V电压，供给微动开关；SB1快捷控制启动或停止，KM通过二次回路控制常开；IR（红外传感器）受外力影响（塞拉门动作）得电，KM线圈得电，秒表控制串联KM常开至闭合形成回路，秒表启动计时；SQ行程受外力影响（塞拉门动作）而动作（常开变常闭），KM线圈得电，秒表控制串联KM常开至闭合形成回路，秒表二次得电，秒表计时停止；表显时间即为站台补偿器收起时间。

2.2.4高速动车组部件检修技术整合数据库

为了提高部件自主修的能力和水平，实现核心操作技能的不断进化，需要建立一个整合数据库来优化整合不同修程、里程的部件检修操作技术文件。目前，在部件自主修过程中，操作技术处在起步阶段。因此，开发部件检修技术整合数据库软件具有重要的意义，该软件能够为处于起步阶段的部件自主修工序技能提供相似工序的操作技能参考，帮助操作人员迅速掌握检修要点和方法，提升检修效率与质量。同时，通过持续补充完善数据库，及时反映最新的技术要求和实践经验，为修程修制优化、标准制修订提供数据支撑，实现数据价值的最大化。

软件开发环境：

操作系统：Windows 7及以上版本。

开发语言：Java

数据库管理系统：选用MySQL数据库管理系统。

开发工具：使用集成开发环境Eclipse。

通过以上的软件开发环境配置，可以保证部件检修技术整合数据库软件的稳定运行和高效开发，为高速动车组部件检修提供有力的支持。

软件设立：

动车检修基本技能库：存储动车检修的基本技能信息，为部件自主修提供基础技能支持。

动车检修工序技能库：包含动车检修的各个工序技能数据，为部件自主修工序技能提供参考。

动车检修操作创新库：记录动车检修操作中的创新经验，为部件自主修提供创新思路。

部件自主修工序技能输出界面：整合转化和萃取的内容，输出当前部件的自主修工序技能。

部件自主修工序技能进化界面：以部件自主修工序技能库为基础，进行操作创新，推动技能进化。

图8：高速动车组部件检修技术整合数据库

图9：检修技术数据的数字化、智能化管控体系

图10：动车组检修关键核心技术数据参数字典

3.创新点

研制部件智能检测装置，以实现从部件自主修技术的开发、实施、验证到量产的全过程，并掌握部件延寿技术。能够实现检测过程数据的自动实时采集和质量结果的自动研判，有效解决了部件深度修中人为采集数据误差大、效率低以及最小问题单元地面检测条件不足等问题，从而提高了部件自主修和深度修的技术能力，盘活故障件，打破了供应商的技术垄断，填补部件自主修技术空白，形成了自主知识产权。

编著部件检修技术整合数据库，以实现部件自主修核心操作技能从无到有、从有到精的技术进化全过程，输出部件自主修核心技能。能够对不同修程、里程的部件检修操作技术文件进行优化整合，为处于起步阶段的部件自主修工序技能提供相似工序的操作技能参考。为修程修制优化提供数据支撑，实现数据价值，盘活操作技能资源，打破传统技术局限，填补部件自主修操作技能数据库的空白，形成独特的知识资产，掌握部件自主修操作技能全流程发展动态。

本项目具有极高的先进性，实现精准检修，通过以上技术和方法，可以有效地预测重点部件的潜在故障，并采取精准的替换和维修措施，延长部件的使用寿命，提高系统的可靠性，实现动车组检修效率提升和质量控制。

应用情况

4.应用情况

项目主要围绕CRH3C、CRH380B、CRH380BK、CRH400BF型动车组高级修阶段中雨刷电磁阀组、踏面清扫控制单元、压力开关等部件开展自主修智能检测技术研究与应用，取得显著效果，并推广实施。

在新质生产力驱动下，项目首次将部件深度修与自动化、物联网等技术进行操作技术融合创新，通过自动化和物联网技术高质高效的实现部件运修过程中的精修细修、精准延寿、智能检测，按照集团公司“掌握部件状态、掌握检修技术、掌控检修成本”的原则，探索智能制造技术应用和动车组部件精准检修，实现部件检修的智能化检测，逐步填补国内高速动车组部件深度修、延寿修、自主修、智能检测技术空白，为全生命周期服役性能研究打下坚实基础，在国内尚属首例。

通过该项目的实施，开发“智能制造部件检修系统测试装置”3项、开发“高速动车组检修系统智能制造数据库”2项、优化作业流程完成“主线安装、辅线自主修+功能验证”实现主副产线并线作业模式。通过项目实施，解决部件委外修成本高、周期长，打破供应商技术垄断，形成自主知识产权体系，掌握雨刷电磁阀组、踏面清扫控制单元、压力开关等部件的自主检修、智能检测、最小化可维修单元技术，实现“精检细修”的检修作业标准，降低检修成本，盘活囤积故障配件，实现故障配件修旧利废。成果已在动车组高级修中应用，实现生产效率提升35%，部件检修周期缩短85%，产品不合格率降低45%。累计节约检修成本272.45万元。

该项目成果已在唐山公司本部、唐山公司上海维保检修中心、广州维保检修中心、西安维保检修中心等推广应用。成果应用后，动车组在京沪、京广、郑西、西成、沪杭、沪宁等高铁线路上持续安全运营1.5年，项目技术成果具有极高的技术稳定性、可靠性、创新性。

同时，可作为成熟技术整体销售给同行业、铁路高等技术院校，为健全我司操作技术体系起到重要支撑作用。为加速实现公司建成国际一流动车检修平台及动车检修技术孵化基地的目标愿景，助力地区经济发展起到积极作用。