鐵路機車車輛運行故障診斷技術(shù)的應(yīng)用研究

馮福軍

摘 要：隨著社會的發(fā)展以及民眾生活水平的不斷提升的同時，鐵路機車車輛得到了更為廣泛與頻繁地使用，這對鐵路機車車輛的安全運行提出了更高的要求。鐵路機車交通體系中車輛運行故障診斷作為重要部分，其運行環(huán)境較為特殊，一旦出現(xiàn)運營中故障問題，即會造成重大經(jīng)濟損失，有可能誘發(fā)嚴(yán)重安全事故。因此實際中必須重視鐵路機車車輛運行，并分析存在故障及成因，采取針對性的維修措施，及時消除鐵路機車車輛安全隱患，確保鐵路機車交通體系安全運行。

關(guān)鍵詞：鐵路機車;車輛運行;故障診斷技術(shù);應(yīng)用

鐵路機車車輛在運行過程中，開展故障診斷具有很大的難度。尤其是隨著高速鐵路規(guī)模和數(shù)量的不斷增加，鐵路機車車輛的電子化和信息化程度更高，故障診斷技術(shù)也必須與時俱進的革新。

1 故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)

以提高列車的運輸效率為前提，加強運輸速度和運輸質(zhì)量是鐵路技術(shù)發(fā)展的根本任務(wù)，其提速的戰(zhàn)略性目標(biāo)需要依靠列車安全運行來作為保障。因此，列車能否在規(guī)定范圍內(nèi)加大運輸速度，需對鐵路機車控制系統(tǒng)的實用性進行研究探討。通過對機械故障的振動檢測（頻域及時域），可以有效的提取到設(shè)備在運行過程中存在的異常物理信號，使檢測的目的更具效果性，振動檢測是最早應(yīng)用于機械故障排查領(lǐng)域的科技之一。在實際操作環(huán)境中，鐵路機械裝備會產(chǎn)生多樣化振動， 如，在列車運行過程中， 與軌道摩擦所產(chǎn)生的物理震動，雖振動幅度較大，但不會產(chǎn)生實質(zhì)性的安全問題。但這種噪聲往往會掩蓋齒輪、軸承等精密部件發(fā)生故障所引發(fā)振動。為了解決這一困境，共振解調(diào)技術(shù)在原有的振動檢測系統(tǒng)中融合了聲音檢測技術(shù)，對鐵路故障排查的服務(wù)范圍進行了拓展。共振解調(diào)技術(shù)可自動排查常規(guī)的振動，只捕捉細(xì)微的故障沖擊，使鐵路設(shè)備的物理信息收集更加具備有效性，從而更為精準(zhǔn)的分析判斷故障內(nèi)容以及所處部位，得出更為詳盡的結(jié)論。

2 故障監(jiān)測和診斷技術(shù)的系列產(chǎn)品

產(chǎn)品是根據(jù)故障監(jiān)測和診斷技術(shù)開發(fā)出來的，具有一定的應(yīng)用價值。其常用的故障診斷產(chǎn)品有JK00430機車走行部車載監(jiān)測裝置、JK02432鐵路客車輪對和軸承故障監(jiān)測裝置、JK05436鐵路機車安全質(zhì)量信息動態(tài)監(jiān)測裝置、JK0243鐵路機車軸承齒輪故障地面診斷系統(tǒng)、JK03412軸承故障檢測機以及其他專用診斷試驗臺、綜合試驗臺等質(zhì)量保障系統(tǒng)。每一種產(chǎn)品的研發(fā)成功對于提高火車故障監(jiān)測都起到積極作用，產(chǎn)品研發(fā)是研究故障監(jiān)測和診斷技術(shù)的科學(xué)家辛勤勞作的結(jié)果，每個科研產(chǎn)品都凝聚科學(xué)家辛勤的汗水，產(chǎn)品應(yīng)用取得價值，提高火車監(jiān)測和診斷技術(shù)，這是保障火車安全性能的基礎(chǔ)，火車的安全性能提高，對于提高區(qū)域經(jīng)濟具有現(xiàn)實意義，區(qū)域運輸能力提升，對于提高地方經(jīng)濟的基本保障，鐵路屬于基本民生問題，是早日實現(xiàn)小康社會的基礎(chǔ)。

3 故障診斷技術(shù)在鐵路機車故障診斷中的應(yīng)用

3.1 建立機車車載和地面系統(tǒng)

鐵路車輛在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)問題大都距離控制中心較遠(yuǎn)，要想人工進行專業(yè)的診斷是不現(xiàn)實的，因此借助互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)進行設(shè)備的升級以及系統(tǒng)的完善是非常有必要的。在建立機車和地面系統(tǒng)的過程中，主要是面對機車車輛承、車輛齒輪以及車輛踏面等車輛旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備而建立相應(yīng)的自動化故障監(jiān)測診斷技術(shù)應(yīng)用，并加強實時性分析，對于故障隱患做到及時處理，對于細(xì)小的問題加強預(yù)警處理，同時要避免引發(fā)其他問題。

3.2 建立故障自動診斷系統(tǒng)

以往的鐵路機車故障診斷工作中，在故障發(fā)生后安排技術(shù)人員進行故障排查和處理，具有一定的滯后性。借助于信息技術(shù)和傳感技術(shù)，可以實現(xiàn)故障的自動診斷。 技術(shù)人員可以將鐵路機車正常運行狀態(tài)下各個系統(tǒng)的運行參數(shù)記錄下來， 并保存到數(shù)據(jù)庫中，然后采用傳感器對各個系統(tǒng)的實施運行工況進行監(jiān)控和反饋。 將這些動態(tài)反饋的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比對，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，立即發(fā)出警報。技術(shù)人員可以第一時間找到出現(xiàn)異常的位置，并根據(jù)參數(shù)變化分析可能出現(xiàn)的故障類型。同時，如果是軟件方面的問題，還可以進行系統(tǒng)的自動修復(fù)，提高鐵路機車運行的安全性能。自動診斷系統(tǒng)在應(yīng)用中，還可以將出現(xiàn)的各類故障問題重新記錄到數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫內(nèi)部信息的補充和更新，這樣也為今后自動診斷系統(tǒng)更加精確的報警提供了參考。

3.3 完善機車垂直與水平振動沖擊監(jiān)測系統(tǒng)

機車的振動情況分為水平方向振動與垂直方向振動兩種情況，通過對機車運行情況的分析觀察來確定故障的位置以及行管內(nèi)容，需要建立相關(guān)的振動沖擊監(jiān)測系統(tǒng)。機車運行情況最常用的診斷方式即為振動監(jiān)測，通過振動波的波長來確認(rèn)機車的具體運行情況，結(jié)合振動原理，采用大型構(gòu)件斷裂識別技術(shù)、裂紋識別技術(shù)與廣義共振疲勞技術(shù)等進行振動沖擊系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)對故障的診斷分析與在線預(yù)警，這對于機車的安全可靠運行有著重要的作用。

3.4 注意積累總結(jié)經(jīng)驗

鐵路機車車輛在運行中出現(xiàn)的故障類型較多，除了要做好診斷和處理工作外，要求現(xiàn)場技術(shù)人員還要在工作結(jié)束后做好記錄與總結(jié)工作。 對于故障形成原因、故障處理方案都要詳細(xì)記錄，為今后鐵路機車故障診斷工作的優(yōu)化開展提供必要的參考。通過積累和總結(jié)故障診斷經(jīng)驗，還可以提高技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。此外，技術(shù)人員還可以建立信息統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，將故障信息存儲起來，今后再遇到類似故障時，可以通過計算機關(guān)鍵詞搜索的形式，直接調(diào)動故障處理方案，實現(xiàn)了故障的自動處理，極大的減輕了鐵路機車車輛故障處理的工作壓力。

3.5 建立應(yīng)急診斷處理方案

鐵路機車運行環(huán)境較為復(fù)雜，鐵路機車運行故障的產(chǎn)生突發(fā)性較強。因此需針對鐵路機車的實際運行特點及其所易產(chǎn)生的相關(guān)問題對其進行系統(tǒng)化應(yīng)急方案的制定，以便于其在發(fā)生鐵路機車故障時，能夠及時的對相關(guān)故障問題加以診斷，并進行解決。

4 鐵路機車車輛運行故障診斷技術(shù)發(fā)展趨勢

第一，進一步提升對信息化的利用程度，并通過無線技術(shù)實現(xiàn)對鐵路機車車輛的實時監(jiān)控，以便能夠第一時間傳輸故障信息;第二，提升監(jiān)測裝置的集成化與綜合化發(fā)展，實現(xiàn)機車子系統(tǒng)與重要部件的隨車監(jiān)測，使其滿足基本功能的同時朝著小型化發(fā)展。此外，為在一定程度上提升診斷效率，地面監(jiān)控中心應(yīng)實現(xiàn)與車輪監(jiān)測系統(tǒng)、車輛性能監(jiān)測系統(tǒng)、熱軸探測系統(tǒng)與軸承聲學(xué)探測系統(tǒng)的快速融合，并構(gòu)建統(tǒng)一化、完備化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);第三，進一步發(fā)展道路旁與車載監(jiān)測診斷技術(shù)，逐步完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及相關(guān)配件，使其能夠滿足重載、提速以及長途運輸需求;第四，增加智能化識別方式以及診斷方式的使用，比如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯以及遺傳算法等，并綜合使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提升故障診斷的準(zhǔn)確性與可靠性;第五，多傳感信息融合技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，單一信號只能獲取簡單零部件的具體情況，不能準(zhǔn)確診斷復(fù)雜零部件的故障情況，而多傳感信息融合技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多種信號技術(shù)與數(shù)據(jù)融合的綜合診斷，以此來得到可靠準(zhǔn)確的故障診斷信息

結(jié)束語

總之，通過運用新的技術(shù)和設(shè)備，使得鐵路機車車輛的故障診斷和修復(fù)能夠得到極大程度地提升。在這個過程中應(yīng)當(dāng)讓技術(shù)人員嚴(yán)格按照鐵路機車的檢修要求，最終保證鐵路運行能夠安全穩(wěn)定運行。

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