內燃機車在線檢測系統(tǒng)設計研究

黃立松

【摘 要】基于對內燃機車在線檢測系統(tǒng)設計的探討研究，本文首先從內燃機車及在線檢測系統(tǒng)的運行原理入手，然后與其中內容相結合，對內燃機車在線檢測系統(tǒng)設計的關鍵點進行分析，希望能為有關人士提供幫助。

【關鍵詞】內燃機車;在線檢測;檢測系統(tǒng);系統(tǒng)設計

引言：

近年來，隨著國家對高速鐵路建設力度的逐漸增大，機車運行速度也在不斷提升，在行車安全受到各界越來越高重視的情況下，在線檢測系統(tǒng)也被愈發(fā)廣泛的應用于內燃機車運行中。經實踐證明，這是除定期對機車進行檢修和維護外，降低運行事故率最有效的手段，通過在線檢測系統(tǒng)實時采集機車設備狀態(tài)參數，并對相關數據展開診斷和分析，就能在安全事故發(fā)生前發(fā)出預警。由此可見，若想為內燃機車運行創(chuàng)設更加良好安全的環(huán)境，針對內燃機車在線檢測系統(tǒng)設計展開深入研究已勢在必行。

一、內燃機車及在線檢測系統(tǒng)的運行原理

（一）內燃機車運行的原理

以內燃機車中柴油機的啟動原理為例。首先，若想使柴油機在啟動的瞬間從靜止狀態(tài)進入運行狀態(tài)，就必須利用外力來旋轉曲軸，并驅動活塞循使其在氣缸中循環(huán)運動，此時其中的可燃混合氣體就會被壓縮燃燒，促使柴油機自主工作直至關閉;通常情況下，內燃機車柴油機中安裝的馬達，是由電氣控制系統(tǒng)操控的。其次，柴油機在高速運轉狀態(tài)下，氣缸中的空氣溫度必須超過其自燃溫度，且必須保證泵油壓力達標，但如果柴油機在啟動過程中和變速箱動力并沒有切斷，則會造成損壞等嚴重后果。最后，柴油機啟動溫度低于正常標準的情況下，相互接觸的各表面容易由于機油較少而出現摩擦嚴重的現象，此時如果機油泵受損，就會造成機械部件出現更加嚴重的磨損。由此可見，在機車中安裝在線檢測系統(tǒng)是非常必要的[1]。

（二）在線檢測系統(tǒng)的工作原理

查詢、統(tǒng)計內燃機車在運行中的數據，及診斷和雙向通信等都是目前在線檢測系統(tǒng)最基本的功能。具體來講，在線檢測系統(tǒng)可全方位的實時采集到，含括水溫、軸承溫度、油溫和轉速等機車運行狀態(tài)參數，再把這些數據向計算機內傳輸并展開分析處理，隨后技術人員需將結果與維修建議，向地面監(jiān)測站與駕駛員實時傳送，來為機車運行的安全性和穩(wěn)定性提供最高程度的保證。另外，在線檢測系統(tǒng)還能作為機車與微機間數據傳輸的中間站，在將所有原始數據在數據庫中保存后，為后續(xù)機車的檢測與維護提供了不可忽視的資料支撐。

二、內燃機車在線檢測系統(tǒng)設計的關鍵點

（一）在線監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路設計

首先，內燃機車在運行狀態(tài)下各設備會不斷產生參數數據，此時在線檢測系統(tǒng)就必須對多方信號展開同步采集，所以通常情況下，系統(tǒng)會采用兩種方法來同時獲取信號。第一就是針對每種信號建立獨立的采樣通道，每種數據采樣不會互相干涉，且可以對采樣參數、時間與保存形式獨立設置;第二，設置時間間隔也是多方信號獲取的有效途徑，各項信號通過同一渠道分時傳送，但此法必須基于 A/D 轉換裝置展開，在把模擬信號轉換成數字信號之后，再傳輸至微機處理系統(tǒng)。

其次，在線檢測系統(tǒng)的硬件電路設計，還包括采集與提取體現機車設備故障的參數，再發(fā)送給微機處理系統(tǒng)存儲并預備分析。另外，在線檢測系統(tǒng)需要先選擇相關參數，再利用傳感器進行傳輸，同時由于此過程中涉及到的狀態(tài)參數有數字信號與模擬信號，所以通常需要使用A/D 轉換電路來確保采集工作的效率與效果[3]。

（二）在線檢測系統(tǒng)軟件程序設計

首先是在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件中的主程序設計，顧名思義，這是系統(tǒng)的主流程程序，此程序能將系統(tǒng)的大致結構顯現出來，在合理結合各子程序后對它們展開科學控制，在對子程序進行相應調試的情況下，使其能在合成后能保證穩(wěn)定性與統(tǒng)一性。以程序運行后首個執(zhí)行的config函數為例，其主要作用即為設置CPU，再以此為基礎按照要求設置各種變量，最后才能采集事先確定好的代表內燃機車運行狀態(tài)的參數數據。

其次是初始化程序，在線檢測程序在運行前必須先初始化，初始化通常有以下幾個步驟：①自檢系統(tǒng)并根據標準判斷其狀態(tài)是否正常;②把各指針復位;③在將各采集通道的檢測周期設定好之后，發(fā)送標志清零，確保各項準備工作的有效性，進而為主程序的正常運行提供更高保證。

最后是機車狀態(tài)界面設計，其也屬于軟件設計的重要構成。機車狀態(tài)界面的主要作用，在于為駕駛員實時提供從傳感器中獲取的檢測數據，這樣駕駛員就能在操作機車的同時，對機車狀態(tài)進行及時全面的檢查。一般情況下，重要參數一共有7組，其中溫度提示參數與壓力提示參數分別占6組，最后一組是柴油機轉速提示參數，與此同時，因為界面空間設計所受的限制較大，且司機在檢查機車的時候，機車基本上都是停止的，所以目前機車速度顯示已不被納入狀態(tài)界面設計中[3]。

結束語：

綜上所述，內燃機車在線檢測出現在我國的時間并不長，但卻憑借自身顯著優(yōu)勢得到了廣泛的運用，如利用傳統(tǒng)的紅外線監(jiān)測技術與AI診斷技術等，及時發(fā)現機車的安全隱患并處理，從而實現機車安全性與設備使用壽命的有效提升。除此之外，在線檢測系統(tǒng)還能降低機車運行與維修的成本，對國家及企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展非常有幫助。

參考文獻：

[1]田春艷. 內燃機車狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 城市建設理論研究（電子版），2015（35）：73-76.

[2]吳曉明. 內燃機車檢測技術與運用[J]. 環(huán)球市場，2016，000（025）：96-96.

[3]曹治祥，劉君平，趙俊賢，等. 內燃機車機油泵電機檢查孔蓋：，CN205693476U[P]. 2016.

（作者單位：南京拓控信息科技股份有限公司）