面向机车检修过程的产品数据建模方法

面向机车检修过程的产品数据建模方法

张帆 、郭毕明

武汉铁路局集团武昌南机务段检修车间 

摘要：通过对机车检修过程产品数据建模研究，实现统一化、模型化、规范化管理机车检修记录数据。按照机车检修技术规范要求，整合各检修记录单数据，参考各产品检修工艺，依照其类型进行检修记录单建模。对数据进行建模可以简化采集检修数据流程，降低使用难度，便于数据维护工作，为机车数据化检修提供保障。

关键词：机车；检修；数据建模

前言：机车结构功能较为复杂，是一种大型机电设备，在设计、制造、运营、维修保养整个过程中，会形成大量维修保养数据。随着社会信息化建设不断发展，检修质量数据采集已逐渐通过数字设备接口、数字工装来完成。在明确机车相关产品种类前提下，进行规范性整合以及构建检修数据模型，统一数据信息编码，并完成数据建模后系统应用。在不断了解机车产品模型化检修数据同时，也要将天气、生产厂家、使用地域等外界数据进行收集汇总。从各方面综合分析一台机车自投入使用以来，其质量以及各项性能指标变化情况，基于此，可研究出常见故障、惯性重复故障、质量问题以及预测故障等。这不仅可提高设计、制造、运营等管理水平，还能提升机车检修效果，进而提升对数据模型化检修水平。

1. 机车检修过程中产品数据建模概述

表1 数据模式分类

随着智能应用不断普及，电子商务更新换代，以NewSQL为代表的大型数据模型已成为主流。数据模型包含数据结构、操作以及约束三部分。数据结构主要包含其性质、内容、类型以及数据间的关联。数据操作则是对相应数据结构执行，选择出合适的类型与方式^[1]。数据约束则是指结构间的语法、依存关系、词义解答和动态变化规律，保证其能够相容、正确、有效。

2.机车检修过程的产品数据建模方法

对检修机车进行数据建模首先要明确机车重要产品种类，根据检修条例准则以及其内容，采集到数据结构，确定检修数据模板，统一其信息编码。根据各产品之间相关联系，进行数据建模说明。以内燃机车为例，其主要关键部件包含主变压器、变流器、轴箱轴承、制动机系统、驱动装置、辅助机组、低压电器、柴油机等。机车检修产品数据包含整车以及部件检修数据，对检修过程出现的产品名称以及技术要求进行建模化管理，其中主要包含基本信息、整机检测试验信息、组装与解体清单、部件检修主要记录、组装关键数据等。

以牵引电机数据模型为例，其数据约束关系可包含基本信息、主要部件检修记录、主要数值记录、检修结果、整机检测试验等。对机座进行外伤探伤检查，检测转子动平衡、齿轮轴探伤^[2]。检测传动端轴承滚子、保持架、滚道、游隙、主动齿轮公线法长度、轴承组装后径向游隙、孔径、轴承位直径，检测非传动端轴承外观、孔径、轴承位直径、轴承组装后径向游隙。对速度传感器检测其绝缘电阻值、安装座平面与测速盘齿顶面垂直距离。整机检测则进行振动试验、速度传感器试验、空载试验。数据结构以主要部件定子为主，可包含定子检修项目、检修简记、检修前后检测结果、技术要求等。检测定子绕组绝缘电阻、直流电阻、耐压试验、直流电阻值与平均值差值。数据操作可包含把数据录入数据库、数据修正与删除以及提取数据供检修人员查看。

图1 整机数据约束关系

基本信息能够体现机车主要特征，可包含型号、生产厂家、本次以及累计走行公里、检修日期、检修单位、质检员与验收员姓名、修竣后存放段编码以及地点、录入人员信息与录入时间。解体清单是指产品解体后的清单列表，可包含产品名称、单件码、作业人员信息、出厂编号。产品主要检修记录是指解体后检修的各项数据，包含技术要求、检修项目、检修前后记录、作业人员与备注。组装清单是指检修完成后组装的清单列表，可包含名称、型号、出厂编号、单件码、作业人员与备注。组装关键数据可包含实测数据、技术要求、项点、作业人员与备注。整机检测试验是在检修完成后对其进行试验，可包含试验项目、检测结果、技术要求等。

通过研究机车基本信息编码，为其制定唯一数据信息标识，进而可在不同业务领域中形成统一信息对象代码，实现信息共享

^[3]。根据机车各相关应用系统中的关联，看出各管理部门内在联系，获取到实时、有效数据，使传输的信息数据更加真实。从机车管理部门全方位数据进行整合后，对今后业务有着重要指导作用。依托机车全生命周期相关编码理论，结合机车实际业务内容，提出有关基础信息编码。产品编码可包含标识代码、物资编码、分类代码、各编码之间的关联。故障编码可包含产品分类编码、故障式编码。其他信息编码可包含车型编码、机车状态编码、修程编码、检修编码、职务编码、工种编码等。每一台机车不同产品数据结构、数据约束、数据操作、检修过程中相互联系、每个节点数据，按照检修规范流程进行数据建模，此模型具有灵活性、开发性、可扩展性、跨平台性、简明性等特点。

图2 检修数据建模流程

结论：通过机车检修过程产品建模研究，可以使数据格式更加标准规范化，减少检修数据采集以及使用时产生的困难，确保其检修数据可行性。 以往检修数据可以为以后检修作业提供重要参考依据，通过建模技术可以对故障进行预测，提前做好相关准备工作，提高检修作业效率，这也对机车质量、成本等方面产生积极影响，降低运营成本，提高机车信息化水平。

参考文献：

[1]李成龙,杨臻,王忠凯,陈彦.机车重要零部件检修数据模型化技术研究[J].铁路计算机应用,2020,29(04):18-22.

[2]袁崇仁.大数据在机车检修行业的探索与应用[J].工程技术研究,2020,5(05):239-240.

[3]谢永才, 詹永丰, 丁磊. 大数据在机车检修行业的探索与应用[J]. 轨道交通装备与技术, 2018, 000(002):P.1-4.