鐵路車輛運行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用淺析

于凱

（中鐵建軌道運營有限公司，北京 100038）

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展與人們出行需求的不斷增加，我國的鐵路建設(shè)已經(jīng)在各個方面取得了重大突破，不管是在鐵路的覆蓋里程數(shù)還是運輸資源體量上都已經(jīng)處于世界前列。當(dāng)前已經(jīng)深刻認識到了交通運輸對于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的作用，同時鐵路車輛運輸已經(jīng)是目前最安全、高效運輸方式，但是鐵路車輛在長期運行過程中也會出現(xiàn)一定的故障。而且由于鐵路車輛的故障監(jiān)測難度大、維修困難等因素，一直都是各國鐵路車輛運行管理的重要研究點。伴隨著近幾年電子技術(shù)與信息化發(fā)展，更需要鐵路車輛運行具備完善的故障監(jiān)測技術(shù)作為安全運行的保障。

1 鐵路機車車輛運行故障監(jiān)測診斷技術(shù)基礎(chǔ)以及系列產(chǎn)品

1．1 故障診斷以及安全監(jiān)測的技術(shù)基礎(chǔ)

一般情況下，為了確保車輛能夠安全穩(wěn)定運行，都會定期對車輛進行檢查與維修，但是，人為目測檢查故障的方法容易出現(xiàn)疏漏，對于一些車輛走行部輪對、軸承材質(zhì)內(nèi)部與不可見部分的故障問題很難發(fā)現(xiàn)，很多故障問題都是在車輛運行中的突發(fā)問題，所以需要通過車輛運行故障監(jiān)測技術(shù)，來提前發(fā)現(xiàn)輪、軸故障，以保證車輛安全運行。

目前，鐵路機車車輛運行的故障監(jiān)測主要采用振動與溫度監(jiān)測技術(shù)，通過對運行過程中的振動與溫度變化進行輪軸質(zhì)量的判斷，一旦出現(xiàn)不合理的振動波動或溫升，就很有可能是走行部故障出現(xiàn)的先兆。振動監(jiān)測技術(shù)很早就在鐵路車輛運行中進行應(yīng)用。早期主要借助的振動傳感器來對車輛運行數(shù)據(jù)的收集，然后，再結(jié)合信號的頻率、時間進行分析，但是在實際的應(yīng)用過程中，由于車輛運行結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與運行環(huán)境的影響，導(dǎo)致車輛運行的振動會被其他環(huán)境振動所影響，從而降低監(jiān)測的準(zhǔn)確度。

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展使得故障監(jiān)測技術(shù)在應(yīng)用方式與信息收集量上得到了快速發(fā)展，并且多種技術(shù)的融合也使得車輛運行的安全性得到了有效保證，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)達到了鐵路車輛運行故障監(jiān)測的需求。如何將監(jiān)測技術(shù)進行針對性的應(yīng)用是當(dāng)前鐵路車輛運行管理的重點。

1．2 故障監(jiān)測以及診斷的傳統(tǒng)技術(shù)

傳統(tǒng)鐵路車輛運行監(jiān)測技術(shù)的出現(xiàn)對我國車輛運行安全的保障產(chǎn)生了非常積極的作用，通常用紅外線技術(shù)、超聲波技術(shù)、振動分析技術(shù)來對運行車輛的中大型部件進行斷裂監(jiān)測，軸承接觸面之間的聯(lián)合監(jiān)測以及車體內(nèi)部裂縫的監(jiān)測。通過故障監(jiān)測來實現(xiàn)對車輛運行安全隱患的控制，目前，車輛的故障管理仍然以這些傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)為主，對大多數(shù)車輛在故障監(jiān)測方式與問題的診斷上已經(jīng)有一定效果，同時，也會根據(jù)監(jiān)測時效性與質(zhì)量需求進行分批改進優(yōu)化，基本上可以滿足車輛運行中主要問題的提前預(yù)防。

1．3 故障監(jiān)測以及診斷技術(shù)的系列產(chǎn)品

除了上面常用的車輛運行故障監(jiān)測技術(shù)外，在信息技術(shù)與機械自動化技術(shù)的發(fā)展環(huán)境下，我國也研發(fā)出了很多新型的鐵路機車車輛故障監(jiān)測產(chǎn)品。比如，對于機車運行部件監(jiān)測的JK00430和軸承故障監(jiān)測的JK03412故障監(jiān)測機，多種監(jiān)測技術(shù)與產(chǎn)品的應(yīng)用極大地提升了我國鐵路機車車輛的行駛安全性與可靠性，也足以看出我國對鐵路機車車輛運行故障監(jiān)測的重視性。

2 軌道交通運載設(shè)備故障診斷和安全監(jiān)測技術(shù)的研究

2．1 車載和地面系統(tǒng)的建立

鐵路車輛故障監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是對車輛本身的故障監(jiān)測管理，更重要的是要實現(xiàn)對車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運行環(huán)境、監(jiān)控技術(shù)的統(tǒng)一化管理，需要結(jié)合遠程監(jiān)控技術(shù)、信息傳遞技術(shù)與故障聯(lián)動協(xié)調(diào)技術(shù)等方式，實現(xiàn)車輛運行故障監(jiān)測與地面管理系統(tǒng)的整合，相關(guān)人員可以在遠程終端設(shè)備隨時隨地的查看車輛運行的安全水平。同時，對出現(xiàn)的故障問題及時進行預(yù)警鎖定并采取有效的處理措施。這個過程主要分為三個部分，首先，是鐵路車輛運行故障監(jiān)測的終端收集管理，保證每輛車都配比了故障診斷信息搜集傳遞設(shè)備。然后，通過故障診斷數(shù)據(jù)進行主動診斷收集，針對無法判定的故障信息自動推送給專家系統(tǒng)進行主動診斷。最后，根據(jù)鐵路車輛運行監(jiān)測與地面管理系統(tǒng)的反饋效果，及時對故障監(jiān)測的重點信息進行展示，以實現(xiàn)故障管理技術(shù)的信息化發(fā)展。

2．2 故障診斷系統(tǒng)的建立

早期鐵路機車車輛故障診斷都是在出現(xiàn)故障后，然后，安排相關(guān)技術(shù)人員進行故障問題的排查、診斷，這種處理方式一是不具備足夠的時效性，而且后期的監(jiān)測并不足以全面處理問題。而信息技術(shù)與傳感技術(shù)的結(jié)合可以隨時對鐵路機車車輛的運行狀態(tài)進行跟蹤記錄。然后，將這些記錄數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)后臺，同時，作為后期運行數(shù)據(jù)問題的參考使用。如果后續(xù)記錄的運行數(shù)據(jù)與之前后臺保存數(shù)據(jù)出現(xiàn)過大波動或者一直呈一個變化趨勢，就需要進行格外的注意，一旦記錄故障監(jiān)測數(shù)據(jù)波動超過限定值就要及時進行預(yù)警。而且相關(guān)技術(shù)人員也能夠根據(jù)運行數(shù)據(jù)的波動情況進行問題的監(jiān)測分析，確定是新故障問題的產(chǎn)生還是由于設(shè)備長期使用而出現(xiàn)的磨損問題。針對一些新型的運行數(shù)據(jù)變化可以建立相應(yīng)的自動修復(fù)功能。診斷系統(tǒng)建立的本身是針對各種故障提供完善的解決方式，是故障監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)建立目的、目標(biāo)。

2．3 注重總結(jié)診斷方法

列車由不同種類、型號的機車車輛編組，在運行過程中，受線路狀況、環(huán)境溫度變化的因素影響，相同的故障振動往往隱含著不同問題，所以需要技術(shù)人員做好現(xiàn)場處理問題的記錄，每個問題都查找相關(guān)的防范處理方式。對于故障因何出現(xiàn)進行研究，確定是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計問題、材質(zhì)問題，還是由于運行環(huán)境的影響。然后，根據(jù)問題處理方式整理出問題社區(qū)。讓其他維護人員都可以高效率、高準(zhǔn)確的進行管理，提高處理故障監(jiān)測水平。同時，對于問題處理人員的能力也是很好的提升途徑，在處理問題時快速提升自身的服務(wù)能力。

3 故障診斷技術(shù)在鐵路機車故障診斷中的應(yīng)用

目前，我國鐵路機車輪軸故障診斷技術(shù)還是以共振波動管理實現(xiàn)。這種技術(shù)由于應(yīng)用的廣泛性、科學(xué)性，非常適合進行鐵路機車故障監(jiān)測的全方位應(yīng)用。首先，振動監(jiān)測技術(shù)主要通過對運行時的信號收集，同時，對某一節(jié)點的異常數(shù)據(jù)進行及時預(yù)警管理，在這個過程中會用到聲波傳遞技術(shù)、信號發(fā)射學(xué)等內(nèi)容，最后運用共振解調(diào)技術(shù)可以對很多常規(guī)振動設(shè)備進行統(tǒng)一應(yīng)用，經(jīng)過不斷地技術(shù)改進提升，已經(jīng)可以對非常細微的振動進行捕捉，所以鐵路機車故障監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠滿足當(dāng)前的故障監(jiān)測需要，如何通過信息共享平臺的建立提升故障問題的分析處理效率，這才是我國信息化環(huán)境下鐵路機車故障監(jiān)測發(fā)展的目標(biāo)。

通過對輪軸振動問題的觀察分析，可以看出當(dāng)前的運行狀況，不同振動頻率、振幅方面雖然不同。但是故障環(huán)境下的振動監(jiān)測自然會于其他時間振動出現(xiàn)差異，如果能夠確定正常振動與故障振動的差異，同時給出故障預(yù)警信息。鐵路機車車輛故障監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用功能總結(jié)如下：首先，故障監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確判斷正常振動與故障振動之間的差異，精確的振動狀態(tài)劃分才是車輛運行監(jiān)測的基礎(chǔ)。其次，對于車輛傳感器收集到的振動、溫度信息與故障信息及時進行傳遞，將相關(guān)信息及時上傳到地面管理平臺，對于故障預(yù)警信息及時安排相關(guān)監(jiān)測維護人員進行分析。最后，對車輛運行故障監(jiān)測技術(shù)要有一個完善的總結(jié)管理平臺，后期車輛的運行管理可以根據(jù)平臺數(shù)據(jù)做出統(tǒng)一改進，設(shè)計出在故障預(yù)警后，系統(tǒng)根據(jù)故障等級給出維持運行、減速或停車的處理信號，從而提升對故障問題的處理效率。

4 結(jié)語

綜上所述，通過上述對鐵路機車故障監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用的分析，可以看出，鐵路車輛運行故障監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀、技術(shù)內(nèi)容與應(yīng)用要點，對于我國鐵路車輛的運行故障管理與信息化技術(shù)的結(jié)合提供了有效參考，同時也看出了當(dāng)前鐵路車輛運行故障監(jiān)測技術(shù)的不足之處。相關(guān)技術(shù)人員對于機械故障進行綜合的歸類、分析、診斷還需要進行不斷研究，確保我國鐵路機車運行時有良好的安全性保障。