鐵路機電設備的常見故障與診斷

劉新泰 郭曉昕 劉炎昭 陳曉東

摘? 要：鐵路機電設備作為鐵路運輸的關鍵部分，它關系著鐵路運營能否正常運行。在常規應用中，一旦機電設備出現故障，鐵路運行就會受到影響。傳統鐵路機電檢修，不止需要很長的時間，維修成本也很高，根本達不到鐵路運營要求。針對鐵路運行期間機電設備出現的各種技術問題，只有真正掌握機電設備運行故障，才能精確、科學、迅速地給出診斷意見，提出有效的解決方案。

關鍵詞：鐵路? 機電設備? 故障? 診斷

中圖分類號：U291.12? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）04（a）-0062-02

鐵路事業在交通運輸中發揮著舉足輕重的作用，隨著鐵路提速、運力增加，對鐵路運輸的機電設備也提出了更多的要求，而鐵路運輸在應用時會受雨、雪等自然環境影響，發生零部件磨損與老化等問題。對此，作為鐵路運輸的維護人員必須在作業前做好預防工作，將可能發生的問題控制在萌芽期，以減小維修難度，最大程度地確保鐵路運營。在現實工作中，采用行之有效的方法預防，這樣才能快速發現、解決問題，從而保障鐵路運輸健康進行。

1? 鐵路機電設備常見故障

1.1 機械故障

對于機械故障類別，根據故障到整個事故的轉化率來看：鐵路機械故障有漸發型、突發型與復合型，其中漸發型是最普遍的故障。而在事故前及時做好故障檢修，能最大程度地減小事故發生率。在檢修技術迅猛發展的當下，可以借助技術方案將故障消除在萌芽時期，以PDA手持檢測儀與自動化探頭等各種高科技設備，讓故障在轉變成事故前就已消除。

面對機械故障規律，結合“浴盆曲線”的相關原理進行分析，發現機電設備在初期就處在故障高發段，受調試等因素影響，系統與新設備在配合上處在磨合期，對機電設施進行密集調試，故障率明顯會得到控制，直到恢復正常。在長時間超負荷運行中，隨著電氣老化，必然會帶來故障，此時就需要技術改造，對已經老化的元件進行更換，這樣才能延長設備使用時間。除此之外，還需要及時做好機電設備故障考察工作，特別是機電設備故障率對整體系統運行帶來的影響。面對機械故障原因，除了要整合機電設備使用時間與環境，還要結合設備缺陷進行綜合判斷。

1.2 機械零件失效

設備因為長時間處在超負荷的工作狀態下，受外力影響，很容易出現變形損傷，從而影響設備運行，還會對設備配合帶來負面影響，造成連鎖故障。和機械設備零件損傷不同的是零件腐蝕與設備磨損，設備的關鍵區域出現變形會讓設備失效，嚴重時還會出現短路、漏電等電路故障。事實上，機電設備一旦投入運行，腐蝕與磨損就已開始。

1.3 機電設備常見的故障分類

鐵路機電設備常見故障可以從系統性、破壞性與指示性等領域分析如下。

首先，設備故障有系統性與偶然性之分。電路設備或者元件松動造成的故障，在系統排查中就能迅速處理，該故障屬于偶然性故障。出現偶然故障的幾率不高，位置比較隱秘，檢查期間很難發現。對此，鐵路機電設備的管理單位必須形成故障檔案，方便后續檢修。

其次，根據破損程度可以分成非破壞性與破壞性。破壞性是該設備在長時間超負荷工作、機械腐蝕、磨損的情況下出現的故障，替換故障元件就可達到檢修設備的目的。電路設備性能出現的漏電、短路問題，即非破壞性故障，它可以通過軟件調試或者重裝的方式檢修。

最后，結合設備故障有無指示可以分成診斷指示與有無診斷指示故障。在軟件技術不斷發展的過程中，機電設施已經推出了硬件與軟件全面自我檢測，對故障進行精準定位。而智能機電設備的發展，大多數故障利用系統分析被定義成指示性故障。

2? 機電設備的常見故障診斷

2.1 遵循故障診斷原則

當下，鐵路設備檢修人員應用最多的是自診斷、故障樹分析、壓力檢測、溫度分析與金相檢測法。為了確保鐵路機電設備正常運行，機電設備必須按照先外后內的順序進行。檢測初期，借助科學安全的檢測方式判定故障區域和大小，而不是盲目拆修設備，最好的方式是對癥維修。為了杜絕盲目拆修以及試車重裝等原始的方式，必須按照先機后電的方式，對相關設備機械故障檢測，再對設備電路系統、電氣系統進行有效檢查。事實上，機械結構很直觀，檢修期間可以通過觀察設備外部，確定設備是否存在打滑、卡死、裂縫等問題，再從細節進行檢測;同時結合先干后葉的順序，清楚設備主次，先對相關設備重要部件進行檢測，尤其是接口與零件，再對次要部件進行有效檢測。

2.2 機電設備故障分析

因為機電設備涉及的故障類別相對較多，為了能精確、快速地診斷機電設備故障，必須對故障進行重點劃分。

首先，清楚整個故障診斷的先后順序，判斷零件是否需要更換、設備是否存在連環故障。針對偶然性故障，盡量做到逐一排查與檢修。

其次，對于提示故障，優先做好檢修工作。面對系統故障，利用設備的自檢系統做好檢測工作。在正確、科學的檢測中，借助逐層遞進的形式發掘機電設備出現問題的源頭。如果不存在任何故障提示，就需要對整體設備進行排查，及時更換已經有破損的元件，再發掘存在衍生損傷的區域。

最后，受故障機理的影響，雖然故障并不是都會變成事故，但會讓機電設備系統惡化，影響系統運行。為了減小故障率，針對有條件修理的故障，第一時間修理。針對非必然故障，以機電設備早運行為目標，對系統暫停搶修，擬定有效的檢修規劃，及早維修。

2.3 利用動態觀念診斷機電故障

借助動態觀念判斷機電設備故障，借助萬用表對電阻、電流進行科學測量，以發現機電設備的短路故障區域，但少數線圈因為虛接或者變形出現柔然故障，很難發現。對此，必須借助高頻諧振測試與阻抗測試等各種新型檢測技術檢測線圈隱蔽點。當出現故障或者轉子改變后，阻抗與電感都會出現變化，這也是判別定子問題的關鍵。先將電流、頻率的基值逐個設置，然后再增添頻率，認真觀察電流變化，并且記錄。如果倍頻電流波動，并且在15%～20%以內說明正常，繞組的阻抗復雜，但是電感始終是重點。其他變化量，可以作為短路的評判依據，其中三相交流電機值明顯，所以通過三相交流電機進行故障診斷，如：通過三相交流電機檢測，所得結果分別為：-46%、-45%、-41%，表明交流電機存在短路問題，需要修復;如果所測數據是-46%、-46%、-45%，表明短路并不嚴重。從阻抗來看：電機電路阻抗和電機電路自身有關，它由互感、阻抗、電容與電阻構成。在工作期間，無論是定子繞組或者轉子繞組，都會讓電機電路阻抗出現變化。從這可以發現：借助阻抗測試，能準確說明故障問題，以達到維修與檢測目的。

3? 結語

我國鐵路運輸正在向高速的方向遞進，所以對鐵路機電設備智能化、自動化都提出了很多新要求，必須嚴格按照相關要求使用機電設備。鐵路機電設備能否高效運營影響著整個鐵路運輸，所以需要不斷優化機電設備使用性能，從根本上為機電設備運營提供技術支撐。在當代電子技術不斷發展的過程中，關于鐵路機電的診斷方式越來越先進，這為故障查找與處理提供了方便。因此，在日常工作中，必須做好鐵路機電設備維護工作，把故障消滅在初期，這樣才能避免衍生故障與事故的發生。

參考文獻

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