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摘要：通过对铁路货车闸瓦使用现状及存在问题的调研分析，提出建立闸瓦检测系统，实现闸瓦自动测量、批量更换的措施方法。
关键词：闸瓦轨边测量;状态修;批量更换
中图分类号：U292.94 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2020）21-0160-02
0 引言
闸瓦制动是目前国内铁路货车上普遍使用的一种踏面制动方式，它通过压紧车轮踏面与闸瓦进行摩擦，将货车的动能转换为热能从而实现货车的制动，因此，闸瓦通常具有较高的磨损，当闸瓦磨损到一定程度或发生局部断裂时须及时更换以保证足够的制动力来确保货车的安全运行。
目前，闸瓦磨耗剩余厚度的测量主要由列检人员人工目测，存在测量误差大、随意性较大的情况。针对国内煤炭铁路运输专用线具有编组固定、线路固定、货物固定、车型一致等特点，结合运用检修模式的变化，采用国外成熟的轨边闸瓦测量技术对列车闸瓦状况进行精准检测和判断，实现列车定检时批量更换的条件已基本具备，可有效提高工作效率，减低成本。
1 闸瓦实际消耗统计
统计XX铁路货车运输公司近三年闸瓦消耗数量如表1所示。
综上所述：2016年度、2017年度、2018年度闸瓦分别消耗50.06万块、40.16、万块、42.30万块，平均44.173万块，每辆车的闸瓦基本上每年需要更换一次。
2 闸瓦运用及检修现状
由于闸瓦制动的特点，闸瓦磨耗量较大且磨耗速度也较快。随着铁路运输向着高速、重载方向发展，作为制动系统中重要部件的闸瓦，其状态的好坏直接影响到列车制动效果和行车安全。
①闸瓦在车辆全部零部件退化及缺陷中，为呈现高发磨损故障的零部件，难以有效有序控制。轮瓦摩擦副间，为保证最大限度的减少轮对踏面的制动磨损，闸瓦的材质及合成配方一直在不断改变，呈现多样性。
②目前检修模式下，厂、段修时闸瓦全部换新，列检、站修作业时对闸瓦磨耗状态进行检测，磨耗超限时更换，大量的检测及更换工作集中在列检作业。
③闸瓦判定报废标准为磨耗剩余厚度值，目前闸瓦磨耗状态的检测基本采取人工目测方式，受周边环境及工作经验影响，随意性较大。
④人工目测测量误差大，不可避免出现判断失误或漏测现象，导致磨耗超限闸瓦未能及时更换造成磨托、直至车轮踏面损伤，或为防止磨托对大量不到限度的闸瓦进行提前更换，人为造成浪费。
⑤受列检技检作业时间，作业场地设施条件制约，在规定时间内完成整列车闸瓦的人工检测及更换，工作量大，易产生视觉和身体疲劳，影响工作质量和效率。
⑥人工目测闸瓦磨耗剩余厚度，只能定性估值，不能定量判定。由于缺少闸瓦磨耗检测数据，只能统计闸瓦的更换数量，对闸瓦磨耗量的分布情况无法进行统计、分析，也无法开展闸瓦磨耗规律的研究和验证，闸瓦的更换数量不能反映真实磨耗情况，难以做到物尽其用，有效降低修车成本。
3 改进措施与方法探讨
基于闸瓦现状及问题分析，通过改变既有的闸瓦测量方法和闸瓦更换作业方式，使闸瓦测量数据实时精准、预先获取，动态控制，采用在整备修定检作业时批量更换，在线修列检作业时个别补充更换的作业形式，可大量减少列检的工作量，改变闸瓦检修作业的环境和条件。
3.1 建立闸瓦检测系统，实现闸瓦的自动检测
①轨边闸瓦测量技术日臻成熟，在國外一些矿石运输铁路专用线已广泛运用，实现了对线上运行列车闸瓦磨耗的精确测量，为闸瓦的更换提供了准确的量化指标依据，确保了行车安全且获得较好的经济效益。
②国内煤炭运输铁路专用线的列车与国外矿石运输铁路专用线的列车一样，具有编组固定、线路固定、货物固定、车型一致等特点，随着状态修检修模式研究工作的开展及逐步实施，车辆的运用、检修管理模式也逐渐趋同，为采用轨边闸瓦测量技术进行闸瓦磨耗状态自动检测提供了有利条件。
③闸瓦检测系统的建立。结合煤炭运输铁路专用线的运用及管理实际情况，充分利用现有的HMIS、AEI等信息管理系统，通过安装轨旁设备，研究建立闸瓦磨耗分析相应的数据模型，开发图像、数据测量与识别及判断、预警软件等具体措施建立起集闸瓦测量、诊断及决策等多种功能于一体的闸瓦检测系统。
④闸瓦检测系统主要功能。
1）车辆编号自动识别及闸瓦图像获取功能。利用安装在轨旁的图像获取设备，实现在不同时段（白昼、黑夜），不同天气（一般雨、雪、雾、沙尘），针对不同类型货车不同运行速度（30、80km/h）下，获取货车左、右两侧轮对、闸瓦图像。系统可与现有AEI系统对接，自动获取车号等列车信息，并按照车号、车厢、轴位等信息对闸瓦轮对图像排序，形成车辆完整的轮对、闸瓦图像记录。
2）基于图像识别算法的闸瓦识别功能。针对系统获取货车图像，依据相关识别算法，自动识别货车轮对、闸瓦位置、轮廓特征等。系统可排除因光线、照相焦距、货车污渍、车速等干扰因素对图像的影响，精准、快速定位货车轮对、闸瓦位置及轮廓特征。
3）基于图像的轮对、闸瓦测量及预警功能。系统测量设备通过图像自动对轮对、闸瓦轮廓进行测量，系统测量方法满足相关铁路标准要求，测量结果准确，测量误差不超过±0.5mm。系统可根据测量结果，通过与系统内置的轮对、闸瓦轮廓基准进行比对，并对闸瓦局部测量数据进行闸瓦磨偏差分析，对轮对、闸瓦磨损过限、闸瓦纵向偏磨、可见的损坏、断裂等情况进行报警，防止磨托情况的发生。 4）与现有管理系统对接，建立货车闸瓦实时磨耗运行档案。系统可与现有货车相关系统进行对接，如HMIS等，实现多系统数据的共享与联合。同时，该检测系统针对货车轮对、闸瓦数据，建立“一辆一档”的货车数据库，详细记录各车辆轮对、闸瓦类型，检修情况，更换情况，磨损情况及相关图像信息，结合相关闸瓦磨损曲线规律等，初步实现货车闸瓦的寿命周期预测及剩余运行里程的预警管理，为列车车辆闸瓦维修批量更换提供数据支撑依据。
5）信息数据分析显示及数据输出。系统根据测量结果，可对货车轮对、闸瓦进行相关人机界面显示，通过建立相关预警规则，系统可对货车轮对闸瓦状态，通过声光报警并执行相关操作（如给特定人员发邮件或执行相关工单命令等）。系统可导出用户所需格式的测量数据，如word、PDF、EXCEL等格式的报文。
⑤在研制闸瓦轨边检测设备时，考虑将轮瓦检测合并处理，根据运煤专用线西装东卸、货物单向运输的特点及线路交口情况，设置两个轮瓦检测站，以实时掌握轮对踏面和闸瓦磨损数据，便于空、重车状态下检测数据对比、参数规律数据修定及设备性能对比较对。
3.2 改变检修体制，调整闸瓦更换方式
通过建立闸瓦检测系统，实现了在线列车闸瓦的自动检测、闸瓦寿命周期预测及剩余运行里程的预警管理，为列车闸瓦批量更换提供了数据支撑，结合状态修检修模式的推行，可将现有的闸瓦更换作业方式调整为整备修定检作业时的批量更换与在線修列检作业时的个别补充更换相结合的新作业方式。
①改变现有检修体制，在有条件的专用线路推行“在线修+状态修”的状态修检修模式，合理设置修程及检修内容，充分利用闸瓦检测系统的功能作用。
②在线修主要是对“5T”及其他检测设备等预警、预报系统发出的车辆故障信息进行现场处理，相较于现有检修制度下的列检技术检查作业，减少大量的检查工作，取消列车车辆闸瓦磨耗人工检查作业，闸瓦检修仅限于个别闸瓦的补充更换。
③状态修主要是针对列车运行过程中发生的规律性和离散性故障进行集中检修，设置不同的修理等级，根据系统综合判定对车辆进行有针对性的修理。在固定的检修范围外，对闸瓦检修作业实施逐级覆盖，以保证闸瓦检修的批量检修和批量更换。
④在状态修修程中设置整备修修理等级，作为在线修修程的延伸和补充，以保证运用列车实现稳定的技术状态。重点工作是根据闸瓦检测系统对对闸瓦剩余厚度的测量数据分析，实施对入线列车、车辆闸瓦的批量更换。
3.3 闸瓦检测系统的运用及管理
建立闸瓦检测系统，改变了现有的工作模式，需要建立相应的运行管理机制，以确保系统的正常运行和持续改进完善。
①闸瓦检测系统的应用实行分级管理，总公司负责系统的分析与应用，下发报警信息;分公司整备修作业场调度接收报警信息，安排闸瓦更换作业;整备修作业场依据指令进行闸瓦更换的具体作业。
②在总公司建立分析室，设置专业的分析人员，负责设置并验证各项预警规则。
③分公司调度人员在全面了解车辆运行、车辆检修、运输组织情况的基础上，负责安排列车闸瓦的检查确认、更换工作。
④在线修作业场的列检作业人员不再进行闸瓦的现场抽测和目测工作，根据闸瓦的检测数据和照片，对个别闸瓦进行更换，整备修作业人员按照调度安排，对入线列车闸瓦进行批量更换。
⑤闸瓦检测系统需安排专业人员进行维护，轨旁设备需纳入设备管理，定期进行保养维护。
4 结论与建议
①闸瓦轨边测量技术在国外已有实际运用，安全可靠，闸瓦消耗明显减低。
②在状态修模式下，通过建立闸瓦检测系统，能实现对在线运行列车车辆闸瓦和轮对的自动测量，取代目前采用的人工抽测和目测方式，精确度高，节省人工成本，可有效提高检测效率及检测质量。
③实施前应深入开展相关基础性工作的研究和准备，建立符合本铁路专用线的闸瓦磨损退化精准测量、闸瓦磨损预测预警模型、闸瓦磨损与轮对踏面质量联判模型，为闸瓦的精确测量、精准更换提供科学判断和依据。
④闸瓦检测系统与HMIS系统或状态修检修管理系统之间须有效接入，实现数据信息资源的共享和综合应用。闸瓦所有测量结果数据、预报警信息和相关图片应集中存储，通过HMIS系统或其他专门系统在线路管辖单位内部实现数据共享，调度、运用、检修单位按权限访问检测信息及趋势分析信息，为相关检修计划、运输组织安排提供辅助决策支持。
参考文献：
[1]博科.列车制动的几中方式[J].铁道知识，2003，3.
[2]申燕飞，张瑞国，秦勇.基于红外光传感器的铁路货车闸瓦磨耗检测方法研究[J].内燃机与配件，2019，5：201-202.
关键词：闸瓦轨边测量;状态修;批量更换
中图分类号：U292.94 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2020）21-0160-02
0 引言
闸瓦制动是目前国内铁路货车上普遍使用的一种踏面制动方式，它通过压紧车轮踏面与闸瓦进行摩擦，将货车的动能转换为热能从而实现货车的制动，因此，闸瓦通常具有较高的磨损，当闸瓦磨损到一定程度或发生局部断裂时须及时更换以保证足够的制动力来确保货车的安全运行。
目前，闸瓦磨耗剩余厚度的测量主要由列检人员人工目测，存在测量误差大、随意性较大的情况。针对国内煤炭铁路运输专用线具有编组固定、线路固定、货物固定、车型一致等特点，结合运用检修模式的变化，采用国外成熟的轨边闸瓦测量技术对列车闸瓦状况进行精准检测和判断，实现列车定检时批量更换的条件已基本具备，可有效提高工作效率，减低成本。
1 闸瓦实际消耗统计
统计XX铁路货车运输公司近三年闸瓦消耗数量如表1所示。
综上所述：2016年度、2017年度、2018年度闸瓦分别消耗50.06万块、40.16、万块、42.30万块，平均44.173万块，每辆车的闸瓦基本上每年需要更换一次。
2 闸瓦运用及检修现状
由于闸瓦制动的特点，闸瓦磨耗量较大且磨耗速度也较快。随着铁路运输向着高速、重载方向发展，作为制动系统中重要部件的闸瓦，其状态的好坏直接影响到列车制动效果和行车安全。
①闸瓦在车辆全部零部件退化及缺陷中，为呈现高发磨损故障的零部件，难以有效有序控制。轮瓦摩擦副间，为保证最大限度的减少轮对踏面的制动磨损，闸瓦的材质及合成配方一直在不断改变，呈现多样性。
②目前检修模式下，厂、段修时闸瓦全部换新，列检、站修作业时对闸瓦磨耗状态进行检测，磨耗超限时更换，大量的检测及更换工作集中在列检作业。
③闸瓦判定报废标准为磨耗剩余厚度值，目前闸瓦磨耗状态的检测基本采取人工目测方式，受周边环境及工作经验影响，随意性较大。
④人工目测测量误差大，不可避免出现判断失误或漏测现象，导致磨耗超限闸瓦未能及时更换造成磨托、直至车轮踏面损伤，或为防止磨托对大量不到限度的闸瓦进行提前更换，人为造成浪费。
⑤受列检技检作业时间，作业场地设施条件制约，在规定时间内完成整列车闸瓦的人工检测及更换，工作量大，易产生视觉和身体疲劳，影响工作质量和效率。
⑥人工目测闸瓦磨耗剩余厚度，只能定性估值，不能定量判定。由于缺少闸瓦磨耗检测数据，只能统计闸瓦的更换数量，对闸瓦磨耗量的分布情况无法进行统计、分析，也无法开展闸瓦磨耗规律的研究和验证，闸瓦的更换数量不能反映真实磨耗情况，难以做到物尽其用，有效降低修车成本。
3 改进措施与方法探讨
基于闸瓦现状及问题分析，通过改变既有的闸瓦测量方法和闸瓦更换作业方式，使闸瓦测量数据实时精准、预先获取，动态控制，采用在整备修定检作业时批量更换，在线修列检作业时个别补充更换的作业形式，可大量减少列检的工作量，改变闸瓦检修作业的环境和条件。
3.1 建立闸瓦检测系统，实现闸瓦的自动检测
①轨边闸瓦测量技术日臻成熟，在國外一些矿石运输铁路专用线已广泛运用，实现了对线上运行列车闸瓦磨耗的精确测量，为闸瓦的更换提供了准确的量化指标依据，确保了行车安全且获得较好的经济效益。
②国内煤炭运输铁路专用线的列车与国外矿石运输铁路专用线的列车一样，具有编组固定、线路固定、货物固定、车型一致等特点，随着状态修检修模式研究工作的开展及逐步实施，车辆的运用、检修管理模式也逐渐趋同，为采用轨边闸瓦测量技术进行闸瓦磨耗状态自动检测提供了有利条件。
③闸瓦检测系统的建立。结合煤炭运输铁路专用线的运用及管理实际情况，充分利用现有的HMIS、AEI等信息管理系统，通过安装轨旁设备，研究建立闸瓦磨耗分析相应的数据模型，开发图像、数据测量与识别及判断、预警软件等具体措施建立起集闸瓦测量、诊断及决策等多种功能于一体的闸瓦检测系统。
④闸瓦检测系统主要功能。
1）车辆编号自动识别及闸瓦图像获取功能。利用安装在轨旁的图像获取设备，实现在不同时段（白昼、黑夜），不同天气（一般雨、雪、雾、沙尘），针对不同类型货车不同运行速度（30、80km/h）下，获取货车左、右两侧轮对、闸瓦图像。系统可与现有AEI系统对接，自动获取车号等列车信息，并按照车号、车厢、轴位等信息对闸瓦轮对图像排序，形成车辆完整的轮对、闸瓦图像记录。
2）基于图像识别算法的闸瓦识别功能。针对系统获取货车图像，依据相关识别算法，自动识别货车轮对、闸瓦位置、轮廓特征等。系统可排除因光线、照相焦距、货车污渍、车速等干扰因素对图像的影响，精准、快速定位货车轮对、闸瓦位置及轮廓特征。
3）基于图像的轮对、闸瓦测量及预警功能。系统测量设备通过图像自动对轮对、闸瓦轮廓进行测量，系统测量方法满足相关铁路标准要求，测量结果准确，测量误差不超过±0.5mm。系统可根据测量结果，通过与系统内置的轮对、闸瓦轮廓基准进行比对，并对闸瓦局部测量数据进行闸瓦磨偏差分析，对轮对、闸瓦磨损过限、闸瓦纵向偏磨、可见的损坏、断裂等情况进行报警，防止磨托情况的发生。 4）与现有管理系统对接，建立货车闸瓦实时磨耗运行档案。系统可与现有货车相关系统进行对接，如HMIS等，实现多系统数据的共享与联合。同时，该检测系统针对货车轮对、闸瓦数据，建立“一辆一档”的货车数据库，详细记录各车辆轮对、闸瓦类型，检修情况，更换情况，磨损情况及相关图像信息，结合相关闸瓦磨损曲线规律等，初步实现货车闸瓦的寿命周期预测及剩余运行里程的预警管理，为列车车辆闸瓦维修批量更换提供数据支撑依据。
5）信息数据分析显示及数据输出。系统根据测量结果，可对货车轮对、闸瓦进行相关人机界面显示，通过建立相关预警规则，系统可对货车轮对闸瓦状态，通过声光报警并执行相关操作（如给特定人员发邮件或执行相关工单命令等）。系统可导出用户所需格式的测量数据，如word、PDF、EXCEL等格式的报文。
⑤在研制闸瓦轨边检测设备时，考虑将轮瓦检测合并处理，根据运煤专用线西装东卸、货物单向运输的特点及线路交口情况，设置两个轮瓦检测站，以实时掌握轮对踏面和闸瓦磨损数据，便于空、重车状态下检测数据对比、参数规律数据修定及设备性能对比较对。
3.2 改变检修体制，调整闸瓦更换方式
通过建立闸瓦检测系统，实现了在线列车闸瓦的自动检测、闸瓦寿命周期预测及剩余运行里程的预警管理，为列车闸瓦批量更换提供了数据支撑，结合状态修检修模式的推行，可将现有的闸瓦更换作业方式调整为整备修定检作业时的批量更换与在線修列检作业时的个别补充更换相结合的新作业方式。
①改变现有检修体制，在有条件的专用线路推行“在线修+状态修”的状态修检修模式，合理设置修程及检修内容，充分利用闸瓦检测系统的功能作用。
②在线修主要是对“5T”及其他检测设备等预警、预报系统发出的车辆故障信息进行现场处理，相较于现有检修制度下的列检技术检查作业，减少大量的检查工作，取消列车车辆闸瓦磨耗人工检查作业，闸瓦检修仅限于个别闸瓦的补充更换。
③状态修主要是针对列车运行过程中发生的规律性和离散性故障进行集中检修，设置不同的修理等级，根据系统综合判定对车辆进行有针对性的修理。在固定的检修范围外，对闸瓦检修作业实施逐级覆盖，以保证闸瓦检修的批量检修和批量更换。
④在状态修修程中设置整备修修理等级，作为在线修修程的延伸和补充，以保证运用列车实现稳定的技术状态。重点工作是根据闸瓦检测系统对对闸瓦剩余厚度的测量数据分析，实施对入线列车、车辆闸瓦的批量更换。
3.3 闸瓦检测系统的运用及管理
建立闸瓦检测系统，改变了现有的工作模式，需要建立相应的运行管理机制，以确保系统的正常运行和持续改进完善。
①闸瓦检测系统的应用实行分级管理，总公司负责系统的分析与应用，下发报警信息;分公司整备修作业场调度接收报警信息，安排闸瓦更换作业;整备修作业场依据指令进行闸瓦更换的具体作业。
②在总公司建立分析室，设置专业的分析人员，负责设置并验证各项预警规则。
③分公司调度人员在全面了解车辆运行、车辆检修、运输组织情况的基础上，负责安排列车闸瓦的检查确认、更换工作。
④在线修作业场的列检作业人员不再进行闸瓦的现场抽测和目测工作，根据闸瓦的检测数据和照片，对个别闸瓦进行更换，整备修作业人员按照调度安排，对入线列车闸瓦进行批量更换。
⑤闸瓦检测系统需安排专业人员进行维护，轨旁设备需纳入设备管理，定期进行保养维护。
4 结论与建议
①闸瓦轨边测量技术在国外已有实际运用，安全可靠，闸瓦消耗明显减低。
②在状态修模式下，通过建立闸瓦检测系统，能实现对在线运行列车车辆闸瓦和轮对的自动测量，取代目前采用的人工抽测和目测方式，精确度高，节省人工成本，可有效提高检测效率及检测质量。
③实施前应深入开展相关基础性工作的研究和准备，建立符合本铁路专用线的闸瓦磨损退化精准测量、闸瓦磨损预测预警模型、闸瓦磨损与轮对踏面质量联判模型，为闸瓦的精确测量、精准更换提供科学判断和依据。
④闸瓦检测系统与HMIS系统或状态修检修管理系统之间须有效接入，实现数据信息资源的共享和综合应用。闸瓦所有测量结果数据、预报警信息和相关图片应集中存储，通过HMIS系统或其他专门系统在线路管辖单位内部实现数据共享，调度、运用、检修单位按权限访问检测信息及趋势分析信息，为相关检修计划、运输组织安排提供辅助决策支持。
参考文献：
[1]博科.列车制动的几中方式[J].铁道知识，2003，3.
[2]申燕飞，张瑞国，秦勇.基于红外光传感器的铁路货车闸瓦磨耗检测方法研究[J].内燃机与配件，2019，5：201-202.