6A系統機車輪對軸承報警的分析與判斷

鄭敦洋

（上海局集團公司合肥機務段，工程師，安徽 蕪湖 241007）

隨著國家科學技術的發展，安全防范在原有“人防”、“物防”基礎上提出了“技防”新概念。技術防范手段可以說是人力防范手段和實體防范手段功能的延伸和加強，是對人力防范和實體防范在技術手段上的補充和完善。6A 系統作為機車安全防范“技防”一部分，與“人防”、“物防”共同保障機車運行安全。

1 導言

走行部是機車重要組成部分，最主要的功能是依靠輪對黏著力提供機車的牽引力動力。當輪對在與軌道作滾動摩擦產生粘著力時，需要依靠軸承連接輪對與轉向架構架間的關系，軸承狀態的好壞直接影響機車的運行安全和鐵路運輸秩序。2016 年3 月上海局集團公司蕪湖機務段HXN5 型0291 號機車在運行途中發生走行部故障，輪對軸承固死，導致機破的發生。此次事件引起客貨運列車大面積晚點，給鐵路企業在輿論上造成較大的負面影響。另外，輪對軸承固死使輪對與軌道間由滾動摩擦變為滑動摩擦，對沿線軌道及機車自身也造成一定的損傷。此次事件給我們帶來深刻教訓的同時，也在反思今后如何避免此類事故的再次發生。

由于軸承安裝位置比較隱蔽，在機車日常出入庫整備時檢車人員只能外觀對可視部位進行檢查，難以發現機車質量隱患。6A 系統的運用可以解決機車入庫整備時存在的上述問題，單位需要培養一批熟悉6A 系統、分析能力較強的人才，以使6A 系統更好地服務鐵路運輸生產。自熟練掌握6A系統后，作者所在單位已預防數起因輪對軸承不良可能引起的事故。

2 6A系統簡介

6A 系統由走行部監測子系統、視頻監控子系統、制動監控子系統、列車供電子系統、高壓絕緣檢測子系統、防火監測子系統6部分組成，是國內首個具備6大監測功能的車載安全設備。監測內容涵蓋機車90%以上故障，已在國內電力機車、內燃機車、調車機等車型實現工程化應用。解決了機車最突出的安全問題，對保障鐵路運輸安全有重要意義。目前筆者所在單位HXN5 型機車裝配的6A 系統主要具備走行部、視頻、制動、防火監測的4個功能，其中走行部監測子系統是運用最頻繁、也是預報出故障最多的一個子系統。走行部檢測子系統的組成可分為車上和車下兩個部分。

車上由主機（子系統主機模塊）、傳感器、前置處理器和相關連接線組成，能夠通過傳感器動態實時監測輪對和電機各部的溫度和沖擊。HXN5 型機車的電機為半懸掛結構，每一輪對上裝有6個傳感器，依次是（從齒輪油所在端開始）：1 位—-齒端軸箱軸承座、2 位—-齒端電機軸承座、3 位—-齒端抱軸軸承座、4 位—-刷端抱軸軸承座、5 位—-刷端電機軸承座、6 位—-刷端軸箱軸承座，傳感器在每軸上的位置如圖1所示。

圖1 傳感器分布示意圖

車下主要是與子系統搭配使用的分析軟件JK11430，由檢修作業人員從主機轉載監測數據并導入分析軟件。機車軸承、齒輪等運動部件有故障時會產生較大的沖擊，該沖擊信號被傳感器監測到經共振解調器獲得共振解調波，它與故障振動一一對應，經轉換可得出相應的頻域圖。由于軸承外圈、內圈、滾子、保持架以及齒輪、輪對這些部位在運動時均有準確的幾何學和運動學關系，所以他它們在發生故障時均有對應的故障特征頻率。JK11430 分析軟件可以把各監測部位的時頻域波形直觀的展現出來供檢修作業人員分析判斷，能夠有效預警輪對軸承、齒輪、踏面及電機軸承等的不良狀態。

3 JK11430軟件分析軸承報警故障

在數據導入JK11430 軟件分析平臺后，平臺會自動對機車走行部輪對軸承病態進行提示。此時分析人員需要對主要故障進行深入的分析，采用個性化分析機車輪對軸承，可以從3 個部分判斷一臺機車輪對軸承狀態即：樣本數據、沖擊dB值趨勢、溫度實時數據。

3.1 樣本數據針對提示信息可以手動選擇某一位，平臺會自動篩選出該位一個運用周期的運行數據。對單樣本數據時頻域波形圖進行觀察，如果出現有較為突出的波形圖就需要特別的注意。一般地，輪對軸承故障在中后期的時域波形具有周期性突出線譜，頻域頻譜圖故障譜線與軸承相關的抽象譜圖三階一一對應。根據三階譜線可以判斷出軸承出現故障的具體部位（如外環、內環、保持架等），如圖2所示為該位存在軸承外環故障沖擊信息。

圖2 樣本數據時頻域圖形

3.2 沖擊dB 值趨勢K11430 分析平臺根據測試數據設定了軸承各部的沖擊閥值，傳感器監測到沖擊后通過解調以類似篩選數據的方式圖形展現出來，可以明顯看出一段時間內沖擊值高出設定的沖擊閥值線性關系，如果高出閥值的線譜連續性較強需要引起注意。然而軸承部件也會受到齒輪、踏面和軸承其他部件沖擊趨勢的影響，導致沖擊值高出閥值。此時在分析數據時要注意甄別有無齒輪、踏面或軸承其他部件報警信息。

3.3 溫度實時數據某一輪對軸承不良狀態（如內外環磨損剝離、滾子不良、保持架裂紋等）發生的中前期，整臺機車軸承同位對比溫度懸殊不大，此時很難從同位的溫度對比佐證軸承相關病態。對出現有“三階一一”對應頻譜的故障提示，往往采取觀察運用的方式排出分析平臺誤判的嫌疑。但軸承故障持續惡化的后期，該位測點溫度會比其它軸同位偏高一些，這時的溫度偏差是判斷軸承故障相關部位的重要參考依據。

4 結語

鐵路一線車間應重視6A 系統在生產過程中的應用，著力培養作業人員對6A 數據分析診斷能力，特別是對走行部數據的分析應該做到及時性與準確性。日常分析中要總結經驗，特別注意甄別某個故障信息是否由其他故障引起，避免引起故障誤診斷。