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看数字技术如何为“复兴号”赋能

2020年05月06日 08:21 来源: 光明日报

随着新基建热潮的兴起,数字技术正成为眼下的热词。

高速动车组是大国重器。今天,“复兴号”奔驰在祖国广袤的大地上,以时速350公里的运营速度领跑全球,在“复兴号”动车组的制造过程中,从车体焊接、转向架装配到总装调试、运行维护,数字技术在背后扮演着至关重要的角色。

数字化焊接,实时管控有了“火眼金睛”

在中国高铁列车核心研制基地中车青岛四方股份有限公司(以下简称中车四方),动车组车体生产线上,正在焊接的车体,每0.5秒就有一组焊接数据上传到焊接管理中心。这是车体焊接数字化管理系统的场景。

焊接是动车组车体制造的关键工艺。一列动车组,有上万道焊缝。如何管控焊接质量?

车体焊接工艺师池浩瀚告诉记者,传统的焊接,依靠焊工在焊完后进行自检、互检、巡检,无法对焊接过程进行实时监控。中车四方通过数字化技术,建成了国内首个动车组焊接过程数字化管理系统。通过布设在焊机上的数据采集器,焊接管理系统能够实时采集焊接过程中的所有焊接参数,像焊接电压、电流等,每0.5秒记录一次,并自动与标准参数进行比对,一旦出现超差自动报警。

“焊接数字化管理系统就像一双‘火眼金睛’,通过对焊接数据的实时采集、自动判断、自动报警,实时地‘监视’车体的焊接过程,实现了对焊接的‘过程管控’,从而能够更好地保障焊接质量。”池浩瀚说。

目前,在车体生产线上,焊接数字化管理系统连接了一百多台焊机,动车组车体的每一道关键焊缝都实现了实时管控。

数字化装配,让制造过程可追溯

转向架相当于列车的“腿脚”,是动车组的关键核心部件。转向架工艺师姚迪说,一个转向架有400多种零部件,从上线装配到完成制造,会产生近万项制造数据。他们通过转向架数字化装配线,借助物联网、智能传感等技术,以数控机床、扭矩采集以及辅助装配为主的智能设备进行联网联控,实现了转向架制造数据的自动采集、自动判定和自动归集。

“一个螺栓用了多大扭矩?一个装配的尺寸多少?转向架装配中的每一个制造数据,都会被精确采集记录。”姚迪告诉记者,近万项的制造数据,包括人员信息、设备信息、物料信息、质量信息等,形成一个转向架的电子化“制造履历”。有了这个制造履历,实现了制造过程的可追溯。

制造过程可追溯,可以更好地保障转向架的装配质量。同时,基于装配大数据,能够对产品一次交检合格率、工序能力指数、质量稳定性等进行分析,从而指导优化生产流程和制造工艺,提高制造效率和产品质量。

数字化调试,大大缩短调试周期

完成组装的动车组,出厂前必须进行调试。

“调试就是对动车组进行功能符合性验证,相当于‘体检’,合格后动车组才能出厂交付。”电气调试工艺师孙晓东告诉记者,调试试验是动车组出厂前的一道关键制造工序。

一列动车组有16000多个试验项点,调试过程数据量庞大,流程复杂。依靠传统的人工记录、人工测试,很难突破调试效率的瓶颈。因此,数字化、自动化正在成为动车组调试线上的关键词。

孙晓东介绍,他们对调试线进行了数字化升级,建成了动车组数字化调试线。这个数字化调试线,实现了动车组试验记录文件100%电子化交档、试验全过程数据100%存储上传。不仅如此,借助数字技术和智能化装备,调试线还开发了十余种自动化调试设备,使动车组的部分调试项点实现了自动化调试。

“这些自动化调试设备,能够根据任务指令,自动采集试验数据,对试验数据进行自动判断,并自动生成试验结果。”孙晓东说,目前实现自动化试验的调试项点已经达到3000多个。

数字化调试线投入应用后,动车组的调试效率大幅提高。一列8辆标准编组的动车组,调试周期缩短了2天以上。

大数据护航,每年可预防故障隐患数百件

数字显示,中车四方每天有1300多列动车组运行在全国各地。这1300多列动车组,每列车每天的运行状态数据,都会实时传回到企业数据中心。

基于大数据技术,企业建成了动车组智能运维平台。在这里,大数据被应用到动车组运维,成为护航动车组运行安全的新“神器”。

“一列在线运行的动车组,设有数千个数据测点,传感器实时采集列车的运行状态数据,监测列车运行状况,每10秒就向地面发送一次数据。”信息系统运营主管工程师王川告诉记者,企业利用动车组运行实时数据,并融合列车的制造履历数据、线路数据、运用数据、维修数据、自然环境数据等,应用大数据挖掘技术和人工智能算法,开发出动车组关键部件故障预测模型,能够在发生故障之前对故障进行预测、预警,从而提供维护建议。

“这种基于大数据的运维模式,将传统被动式的故障后维修或定期修,变为主动的预测性维护,从而能够有效降低列车故障率,更好地保障行车安全,提高运维效率。”王川说,目前,动车组智能运维平台已上线应用近100个故障预测模型,利用大数据技术,每年能成功预防故障隐患数百件。(刘艳杰 邓旺强)

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