試論城軌交通車輛走行部故障自動診斷技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：在城市軌道交通中，走行部是車輛的關(guān)鍵部分，而走行部中經(jīng)常會由于各種因素出現(xiàn)機(jī)械故障，這就需要設(shè)計(jì)一套針對走行部故障的檢測診斷技術(shù)，在本文中將以共振技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)城軌交通車輛走行部故障自動診斷技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城軌交通車輛；走行部故障；自動診斷技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.040

0 引言

當(dāng)前軌道交通已經(jīng)成為城市交通中的重要組成部分，因此對于城市軌道車輛走行部的機(jī)械故障診斷也需要進(jìn)一步的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)故障檢測診斷的自動化發(fā)展。

1 軌道交通的概念

軌道交通是陸地交通運(yùn)輸體系中重要的組成部分，至今已經(jīng)發(fā)展出許多不同的類型。比如過去的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)、日本鐵路運(yùn)輸中的新干線系統(tǒng)以及當(dāng)前我國正在開發(fā)的城市軌道交通系統(tǒng)等。

城市軌道交通車輛主要由車身主體、車門、走行部、制動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、車輛通信系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)構(gòu)成。其中的軌道交通車輛的走行部、電氣系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)是整個軌道交通的技術(shù)關(guān)鍵，同時也是軌道交通安全運(yùn)行的重點(diǎn)。當(dāng)前，我國在城市軌道交通中已經(jīng)布置了大量的車輛監(jiān)控設(shè)備，在車輛運(yùn)行上起到了重要的作用，然而在車輛的一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)上還存在著一定問題，對于車輛的實(shí)時監(jiān)控、故障自動化診斷技術(shù)、車輛隱患檢測系統(tǒng)、應(yīng)急方案系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)時還需要進(jìn)一步研究[1]。

2 城軌交通車輛走行部故障分析

城市軌道車輛的走行部故障主要是軸承、車輪以及傳動齒輪上出現(xiàn)的機(jī)械故障，在過去缺少自動化診斷系統(tǒng)時，通常是通過人工對故障部分進(jìn)行檢測，這種檢測手段主要是靠檢修人員聽音和觀察等方式完成的，因此需要投入大量的人力和物力來負(fù)責(zé)檢測城市軌道車輛的故障，但是通過這種檢修模式很難全面的進(jìn)行維修和預(yù)防，因此還會經(jīng)常出現(xiàn)車輛故障，對城市軌道車輛的正常運(yùn)行帶來威脅。此外，在由于城市軌道車輛的設(shè)計(jì)和材料質(zhì)量的問題也會導(dǎo)致走行部出故障，而這些故障的出現(xiàn)很難及時的預(yù)測到，而對于故障零件又不能在同一時間內(nèi)進(jìn)行全面的整修和零件更換，因此一旦出現(xiàn)的事故就會造成城市軌道車輛無法正常運(yùn)行。

比如在北京市的地鐵線路中，由于投入的新型車輛在齒輪箱的軸承上出現(xiàn)故障，導(dǎo)致地鐵單位在3年的時間內(nèi)，分批次的對這一車型的車輛進(jìn)行整修和更換齒輪，為此耗費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，這種檢修模式不僅造成了極大的資源浪費(fèi)，同時降低了地鐵車輛的出車能力，延長了車輛的維修時間，同時也無法真正保障城市軌道車輛的安全運(yùn)行，依舊存在一定的隱患。這就說明在城市軌道車輛中走行部存在的故障是當(dāng)前無法回避的問題，因此需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行重新的改進(jìn)。目前的城市軌道車輛設(shè)計(jì)中雖然對一些問題故障有著考慮，如線路中出現(xiàn)摩擦、應(yīng)力過于集中、不平順導(dǎo)致運(yùn)行時過于大幅度振動等。但是在車輛的實(shí)際制造過程中還是很難控制其中的質(zhì)量和技術(shù)工藝，此外由于車輛的開啟和停止的次數(shù)過多也會對車輛的軸承等零件造成很大的損耗。

3 走行部故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用

車輛的正常運(yùn)行不能由于走行部出現(xiàn)的問題而放棄，這就需要在城市軌道車輛中設(shè)計(jì)一套能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高精度的城軌車輛走行部故障自動化診斷系統(tǒng)，在系統(tǒng)中需要具有車輛故障警報(bào)系統(tǒng)以及故障分析系統(tǒng)。在本文中將以北京地鐵的走行部自動化故障檢測診斷系統(tǒng)為例，分析該系統(tǒng)中技術(shù)構(gòu)成和工作模式等內(nèi)容。

（1）診斷技術(shù)應(yīng)用。在走行部自動化工故障檢測診斷系統(tǒng)中，主要是通過共振技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對城市軌道車輛軸承部分出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測的。共振是指在一定的作用力下，作用力的頻率與物體頻率達(dá)到相同。通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)共振是一項(xiàng)持久性的過程。從意義的角度來講，共振分為狹義的共振以及廣義上的共振，而廣義上的共振是指當(dāng)外部的作用力進(jìn)入到機(jī)械振動中，使得振動達(dá)到最高值，而當(dāng)其斷開共振時，其振幅便會開始衰減，這一過程被稱為廣義上的共振。在車輛中一些微小的機(jī)械沖擊也會產(chǎn)生一定的共振，因此通過共振解調(diào)技術(shù)能夠有效發(fā)現(xiàn)車輛中出現(xiàn)的機(jī)械故障，在機(jī)械故障中通常都會存在以下的規(guī)律：在城市軌道車輛中不管是哪種因素引起的機(jī)械故障，在故障出現(xiàn)的最初階段一定是在某個零件上出現(xiàn)短時間的、循環(huán)性的局部應(yīng)力過于集中的現(xiàn)象。這種應(yīng)力集中現(xiàn)象主要會造成零件材料的質(zhì)地出現(xiàn)疲勞，隨后會出現(xiàn)如裂紋、斷裂、侵蝕以及剝離等情況，而當(dāng)應(yīng)力過于集中的情況下，部分零件會出現(xiàn)破損進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的作用力以及振動。所以在城市軌道車輛的故障中，各個階段都會出現(xiàn)不同的故障特征信號，可以通過共振解調(diào)技術(shù)及時的捕捉到。（2）故障檢測診斷的方法系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)中檢測到車輛出現(xiàn)故障時，需要對信息進(jìn)行分析，判斷其中的真?zhèn)?，確定是否真的出現(xiàn)了故障，以及出現(xiàn)故障的零件位置、損壞程度以及故障的最小安全門限等。這就需要在故障診斷中運(yùn)用共振解調(diào)技術(shù)以及機(jī)械的幾何結(jié)構(gòu)學(xué)等專業(yè)知識建立故障模型，通過對其全面的分析和數(shù)據(jù)整理，進(jìn)而得出判斷。（3）實(shí)時診斷與維修指導(dǎo)的結(jié)合。在車輛中安裝的自動化故障診斷檢測系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)的找到故障出現(xiàn)的位置，同時判斷出故障的沖擊數(shù)值，進(jìn)而顯示出故障的嚴(yán)重程度和危險(xiǎn)性并以此進(jìn)行分級預(yù)警，此外通過數(shù)學(xué)理論以及邏輯推理建立故障模型完成了車輛故障診斷技術(shù)中自動化、系統(tǒng)化、主動化的設(shè)計(jì)目標(biāo)，保證這一技術(shù)能夠在城軌交通車輛上隨時安裝隨時使用。同時能夠通過智能處理系統(tǒng)對故障進(jìn)行分析，系統(tǒng)將結(jié)合實(shí)際情況給出最有效的維修指導(dǎo)意見，提高車輛維修的效率。在系統(tǒng)中通過多角度、多因素、多參數(shù)的檢測診斷模式，能夠在大量的故障數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確的找到故障的出現(xiàn)點(diǎn)，保障了車輛檢修診斷的準(zhǔn)確程度。

4 結(jié)論

總而言之，城市軌道車輛走行部故障診斷系統(tǒng)首次將共振技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械零件的故障檢測技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)以共振技術(shù)為核心，建立自動化城軌車輛在線檢測診斷系統(tǒng)，在這一診斷技術(shù)中能夠結(jié)合車輛的運(yùn)行方式，設(shè)計(jì)出分級診斷、實(shí)時監(jiān)控，同時能夠結(jié)合故障問題給出有效的維修指導(dǎo)，為城軌交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了基本保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]冒玲麗.城軌車輛維保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].南京理工大學(xué)，2015.

作者簡介：李永菲（1983-），男，江蘇人，本科，講師，研究方向：城軌運(yùn)營管理。endprint