JK00430型機(jī)車走行部車載監(jiān)測裝置在朔黃鐵路運(yùn)用效果與改進(jìn)

薄璞安

關(guān)鍵詞：機(jī)車;JK00430裝置;走行部監(jiān)測裝置;報(bào)警;軸承;軸溫;齒輪

一、緒論

JK00430型機(jī)車走行部振動(dòng)監(jiān)測裝置是安裝在機(jī)車走行部上，能夠在機(jī)車運(yùn)行過程中自動(dòng)監(jiān)測各個(gè)部位的溫度及沖擊變化，并將該位置溫度顯示出來，當(dāng)溫度或沖擊達(dá)到設(shè)定報(bào)警值或超過設(shè)定上升值時(shí)，即能發(fā)出聲光報(bào)警的裝置。機(jī)車上原有的軸溫報(bào)警裝置只是通過監(jiān)測機(jī)車軸箱軸承、抱軸承、電機(jī)軸承的溫度來判斷機(jī)車走行部的質(zhì)量狀態(tài)，具有局限性。而朔黃鐵路承擔(dān)著西煤東運(yùn)的重任，運(yùn)輸任務(wù)很重，任何走行部故障的發(fā)生都會(huì)嚴(yán)重影響線路的通暢，而該裝置有效地彌補(bǔ)了原有軸溫監(jiān)測裝置的缺陷。該監(jiān)測裝置在滿足原有軸溫報(bào)警功能的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)機(jī)車走行部踏面、齒輪及軸承的沖擊振動(dòng)信息的監(jiān)測。同時(shí)該監(jiān)測裝置還具有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能及分析功能，可以對(duì)機(jī)車相關(guān)部位的溫度及沖擊故障進(jìn)行地面分析，從而使機(jī)車走行部各關(guān)鍵部位的狀態(tài)有效可控。該監(jiān)測裝置在朔黃鐵路于2007年開始安裝，到現(xiàn)在所有自管電力機(jī)車全部安裝此監(jiān)測裝置。經(jīng)過十幾年的使用，該裝置為機(jī)車走行部安全提供了有力保證，取得了顯著的成效，為一線運(yùn)輸生產(chǎn)提供了足可信賴的技術(shù)支持，但同時(shí)也出現(xiàn)了一些問題。

二、運(yùn)用效果

通過幾年的運(yùn)用該監(jiān)測裝置在保證機(jī)車走行部安全上發(fā)揮了較大作用，有效地保證了軸箱軸承、牽引電機(jī)軸承、抱軸承及輪對(duì)踏面的正常工作，做到了對(duì)監(jiān)測部位故障的預(yù)報(bào)。選取2020年前六個(gè)月發(fā)現(xiàn)并檢修的故障92起，具體情況見表1（全部是因?yàn)閳?bào)警而造成修理的件數(shù)）：

走行部安全是列車運(yùn)行安全的基礎(chǔ)，表1所列出的任何一件故障如果得不到有效解決都極有可能造成軸承固死或更為嚴(yán)重的問題，從而影響朔黃鐵路運(yùn)行通暢，而由于該設(shè)備的良好工作狀態(tài)，有效避免此類故障的擴(kuò)大。

從表1可以看出軸承二級(jí)報(bào)警故障出現(xiàn)頻率最高，報(bào)警分析及故障處理積累的經(jīng)驗(yàn)也最多，故障判斷準(zhǔn)確率也最高?，F(xiàn)在以SS480185機(jī)車A41位軸承二級(jí)報(bào)警為例對(duì)JK00430裝置的軸承故障判斷的情況進(jìn)行簡要說明。

SS480185機(jī)車從2020年6月28日開始出現(xiàn)A41位軸承二級(jí)報(bào)警，到2020年6月30日出現(xiàn)二級(jí)報(bào)警50次每趟，報(bào)警次數(shù)多且報(bào)警等級(jí)很高，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致分析判斷，決定扣車處理。判斷依據(jù)為：

（1）根據(jù)故障波形判斷，屬于軸承外環(huán)故障中標(biāo)準(zhǔn)的梳狀波形。

（2）時(shí)域波形圖中初級(jí)診斷值已經(jīng)到達(dá)上限10000SV。

（3）頻譜圖（圖1第二欄）為標(biāo)準(zhǔn)三階譜，且與診斷抽象譜圖（圖1第三欄）中外環(huán)故障診斷結(jié)果吻合。

基于以上三點(diǎn)，可以判斷，此軸承外環(huán)存在故障，且故障狀態(tài)明顯。

2020年7月2日對(duì)SS480185機(jī)車A41位軸箱軸承進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)外側(cè)編號(hào)為3—1287的軸箱軸承外環(huán)滾道出現(xiàn)大面積剝離，情況極其嚴(yán)重（見圖2）。而此類故障如果未安裝此監(jiān)測裝置，僅僅對(duì)機(jī)車軸溫進(jìn)行監(jiān)測，必然難以發(fā)現(xiàn)，而故障的進(jìn)一步惡化很可能具有突然性，最終導(dǎo)致軸承固死這一災(zāi)難性后果。

該裝置安裝后，經(jīng)過機(jī)輛分公司技術(shù)人員對(duì)裝置分析系統(tǒng)的掌握，現(xiàn)在對(duì)于出現(xiàn)頻率最高的軸箱軸承、踏面問題以及故障頻率較高的牽引電機(jī)軸承故障可以做到故障判斷準(zhǔn)確率接近100%。

三、存在的問題及解決措施

該監(jiān)測裝置的運(yùn)用雖然有效地避免了很多走行部故障的發(fā)生及擴(kuò)大，但在使用過程中仍然發(fā)現(xiàn)了不少問題。主要有以下幾方面：

（一）齒輪故障判斷困難

根據(jù)該裝置的工作原理及其工作目的，大小齒輪嚙合也是其監(jiān)測范圍之一，但該監(jiān)測裝置對(duì)于朔黃鐵路機(jī)車運(yùn)用過程中曾經(jīng)出現(xiàn)的小齒輪崩角及崩齒，卻無報(bào)警信息，甚至無預(yù)警信息，說明此監(jiān)測裝置還存在很大的盲點(diǎn)。從2017年起共出現(xiàn)主動(dòng)齒輪崩角及崩齒故障達(dá)7起，具體情況見表2：

圖3為2019年5月6日SS480054機(jī)車A3主動(dòng)齒輪崩齒情況，一個(gè)整齒斷裂，該監(jiān)測裝置未見任何報(bào)警信息。原因分析：由于齒輪嚙合的原始波形是通過間接測量得到（通過每軸的2位進(jìn)行監(jiān)測），而這原始波形中間夾雜了牽引電機(jī)軸承波形、軸箱軸承波形以及踏面波形，必須將齒輪嚙合波形從以上幾種波形中提取出來才能進(jìn)行有效分析。而從幾種互相干擾的波形進(jìn)行單一波形提取具有較大難度，并且從動(dòng)齒輪與輪對(duì)具有相同頻率，更是很難區(qū)分開。

改進(jìn)：在傳感器采集的波形中參照齒輪嚙合的特點(diǎn)，也就是存在固定嚙合譜的特點(diǎn)來篩選齒輪沖擊震動(dòng)，從波形上將齒輪嚙合信號(hào)與其他信號(hào)區(qū)分開來，進(jìn)而得出準(zhǔn)確地判斷。具體來說，由于齒輪斷齒之后，齒輪重疊系數(shù)將小于1，齒輪在嚙合中必然會(huì)出現(xiàn)異乎尋常的沖擊，而且必將周期性出現(xiàn)，而且運(yùn)行速度越高，沖擊幅值越大。而廠家原有的數(shù)據(jù)分析理念過于著眼于嚙合狀態(tài)的判斷，而嚙合狀態(tài)影響因素過多，難以判斷準(zhǔn)確。廠家已經(jīng)根據(jù)此意見對(duì)分析系統(tǒng)進(jìn)行修改，效果值得期待。

（二）車載設(shè)備軟件系統(tǒng)存在缺陷

作為安全保障設(shè)備，當(dāng)機(jī)車任何一個(gè)部位出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，AB節(jié)兩個(gè)主機(jī)都應(yīng)該進(jìn)行的報(bào)警提示。但是此監(jiān)測裝置卻存在機(jī)車出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)非操縱節(jié)無故障提示及報(bào)警信息，造成報(bào)警信息不能及時(shí)被乘務(wù)員聽到，極易造成故障的擴(kuò)大。

由于此隱患的出現(xiàn)造成2012年4月26日SS480153機(jī)車出現(xiàn)B22軸溫報(bào)警時(shí)，非操縱節(jié)有蜂鳴聲，操縱節(jié)卻沒有故障顯示及報(bào)警提示，導(dǎo)致司機(jī)沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

改進(jìn)：針對(duì)此問題，對(duì)原有的故障報(bào)警方式進(jìn)行改進(jìn)，保證數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)交互，出現(xiàn)故障后雙端報(bào)警。從2012年5月上旬開始對(duì)所有機(jī)車程序進(jìn)行刷新，并在修程中進(jìn)行測試。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)用，效果良好，有效彌補(bǔ)了這一漏洞。

（三）地面分析軟件功能有待于提升

地面分析軟件是機(jī)車數(shù)據(jù)管理、故障分析以及故障追蹤的重要工具。人性化、可操作性強(qiáng)的分析軟件可以大大提高工作效率，減輕數(shù)據(jù)分析人員工作強(qiáng)度。而現(xiàn)在使用的地面分析軟件存在較多不人性化的環(huán)節(jié)，許多依靠軟件可以完成篩選的環(huán)節(jié)卻需要人工去完成，具體問題及改進(jìn)措施如下：

1.數(shù)據(jù)導(dǎo)入后彈出的報(bào)警信息不能編輯、復(fù)制

數(shù)據(jù)導(dǎo)入后彈出的報(bào)警信息不能編輯、復(fù)制，當(dāng)需要錄入報(bào)警信息或留存時(shí)只能用手動(dòng)輸入或打印為紙質(zhì)文檔進(jìn)行保存。

改進(jìn)：將數(shù)據(jù)導(dǎo)入后不可編輯的彈出窗口更改為彈出EXCEL表格，以便于數(shù)據(jù)的留存跟蹤，減少數(shù)據(jù)分析人員工作環(huán)節(jié)。

2.不能自動(dòng)核對(duì)數(shù)據(jù)更新

數(shù)據(jù)全面和更新及時(shí)是有效分析的前提，但是機(jī)車數(shù)據(jù)下載導(dǎo)入是否及時(shí)，有沒有漏轉(zhuǎn)的情況出現(xiàn)，現(xiàn)有的軟件需要手動(dòng)查詢?nèi)ネ瓿伞?/p>

改進(jìn)：要求軟件設(shè)置查詢按鈕將更新情況自動(dòng)導(dǎo)出一個(gè)表格，顯示最新的數(shù)據(jù)更新日期，從而保證數(shù)據(jù)及時(shí)更新，有效避免遺漏。

3.針對(duì)簡單錯(cuò)誤沒有辨識(shí)能力

更換主機(jī)時(shí)經(jīng)常會(huì)因?yàn)楣ぷ魇杪┏霈F(xiàn)車號(hào)錯(cuò)誤、車型錯(cuò)誤以及時(shí)間錯(cuò)誤等情況，往往會(huì)因?yàn)橄乱画h(huán)節(jié)監(jiān)督不足、疏漏導(dǎo)致此錯(cuò)誤長期存在。其中以車號(hào)錯(cuò)誤危害最大，當(dāng)兩臺(tái)機(jī)車為同一車號(hào)時(shí)，如果其中一臺(tái)出現(xiàn)故障需要處理，就有可能導(dǎo)致該處理的機(jī)車沒有處理，而不該處理的機(jī)車卻被進(jìn)行了“故障”處理。

改進(jìn)：針對(duì)此問題，要求廠家建立小型數(shù)據(jù)庫針對(duì)機(jī)車車號(hào)是否有重疊、機(jī)車型號(hào)是否正確和AB節(jié)時(shí)間是否一致進(jìn)行篩查，對(duì)存在問題的可以第一時(shí)間處理，排除隱患。

4.傳感器故障判斷不能自動(dòng)完成

傳感器是數(shù)據(jù)采集的第一環(huán)節(jié)，只有傳感器良好才能保證監(jiān)測裝置正常和有效工作。現(xiàn)有的軟件雖然有測溫故障按鈕可以查詢是否有傳感器或接線盒故障，但是只能逐臺(tái)車查詢，而且經(jīng)常存在傳感器故障卻不能在此按鈕內(nèi)體現(xiàn)的現(xiàn)象。

改進(jìn)：因?yàn)閭鞲衅鞴收虾Y查是以時(shí)域波形中的初級(jí)診斷值為主要指標(biāo)進(jìn)行審核的，當(dāng)初級(jí)診斷值小于100SV，且出現(xiàn)多次就可以認(rèn)為傳感器故障。因此，在數(shù)據(jù)導(dǎo)人時(shí)將初級(jí)診斷值小于100SV的機(jī)車號(hào)及測點(diǎn)位置等信息在導(dǎo)入列表中彈出，由分析人員以此為依據(jù)進(jìn)行再判斷，就有效彌補(bǔ)了原有軟件的漏洞。

5.對(duì)溫升信息軟件關(guān)注不足

軸溫報(bào)警是比振動(dòng)報(bào)警更為嚴(yán)重的報(bào)警信息，但是該監(jiān)測裝置的設(shè)置為只有溫升超過55℃的時(shí)候才進(jìn)行軸溫報(bào)警。但是對(duì)于同一機(jī)車來講同位由于工作狀態(tài)接近，溫度基本接近，當(dāng)某一軸位溫升遠(yuǎn)高于其他軸的該位時(shí)就算沒有到達(dá)溫升55℃的溫升標(biāo)準(zhǔn)也極有可能存在故障。

改進(jìn)：鑒于此問題的存在，在軟件中增加溫度參數(shù)篩選門檻，在數(shù)據(jù)導(dǎo)入時(shí)就將高于門檻值的軸位篩選出來，以便于進(jìn)一步分析，而不用逐臺(tái)分析，在提高設(shè)備安全性的同時(shí)提高了工作效率，從而保證能及時(shí)查詢溫升異常的機(jī)車，第一時(shí)間排除隱患。

6.不能篩選無速度信號(hào)的機(jī)車

機(jī)車速度信號(hào)是準(zhǔn)確進(jìn)行振動(dòng)報(bào)警的必要條件，當(dāng)速度低于20km/h甚至沒有速度信號(hào)時(shí)，不進(jìn)行振動(dòng)檢測，因此也就不會(huì)有振動(dòng)報(bào)警，而溫度信號(hào)只要合上蓄電池就可以監(jiān)測?，F(xiàn)在該軟件還不能進(jìn)行速度信號(hào)缺失的檢查，只能通過逐臺(tái)車對(duì)比查看，這在日常工作量較大的情況下很難做到。

改進(jìn)：將振動(dòng)信號(hào)和溫度信號(hào)以及兩節(jié)機(jī)車的速度信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如果出現(xiàn)一趟行車只有溫度信號(hào)沒有速度信號(hào)的情況或兩節(jié)速度信號(hào)偏差過大，可以直接在數(shù)據(jù)導(dǎo)入時(shí)反饋出來，這樣就可以使數(shù)據(jù)分析更加完善。

針對(duì)以上6項(xiàng)問題，在新版的網(wǎng)絡(luò)版軟件中已經(jīng)得到改進(jìn)，大大減少了人工作業(yè)的工作量，也杜絕了很多重復(fù)勞動(dòng)，取得了很好的效果。

四、結(jié)語

自從朔黃鐵路加裝監(jiān)測裝置以來，有效地避免了機(jī)車走行部故障的擴(kuò)大，杜絕危及行車安全的故障發(fā)生，為朔黃鐵路運(yùn)量持續(xù)增加提供了保障。雖然這套監(jiān)測裝置仍然存在一定問題，齒輪報(bào)警及分析軟件存在一定缺陷，但是分析軟件在進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)和改進(jìn)之后，此裝置可以更加高效、精準(zhǔn)地完成對(duì)機(jī)車的監(jiān)測。