城市軌道交通車輛風源系統故障的自動監測與故障診斷方法研究

張鑫

摘要：風源系統主要是由總風缸以及空氣壓縮機所組成，其功能在于將系統運轉過程中所需求的壓縮空氣進行源源不斷的輸入，整個系統又可以細致劃分成油路系統以及氣路系統，只有保證各個系統之中不同模塊之間能夠高度協同，才能夠促進城市軌道交通車輛的順利運轉。風源系統對于城市軌道交通車輛的正常運轉產生了重要的作用，但由于受到各類因素的影響，很容易出現不同類型的故障。當前，針對城市軌道交通車輛風源系統故障的防范、預警以及處理大都是由工作人員人為操作完成，不能夠有效確保故障監測及診斷的準確性與及時性，進而引發一系列的經濟損失，因此探尋到針對城市軌道交通車輛風源系統故障自動監測與診斷方法就顯得尤為重要。

關鍵詞：城市軌道;交通車輛;風險系統故障

城市軌道交通車輛的風源系統可以劃分成干燥器以及空氣壓縮機，其中空氣壓縮機主要是用于壓縮空氣的提供，干燥器則用于干燥所獲取的壓縮空氣，并將其供制動系統這類風設備的正常使用。如若空氣壓縮機或者干燥器產生故障之后，風險系統就不能夠正常提供壓縮空氣，導致壓縮空氣有著過大的濕度，制動系統不能夠正常運轉，情況嚴重時就會引發一系列的安全事故。

一、風源系統的構成以及基本工作原理

城市軌道交通車輛的風源系統包含了雙塔式干燥器、空氣壓縮機以及部分輔助部件，正常運用時為兩臺空壓機單雙號輪換工作，當一臺空壓機故障，另一臺空壓機仍然能夠提供足夠的壓縮空氣，不影響列車正常運行。部分零件可在日常檢修中通過測試提前發現問題，空壓機如故障可通過重型臨修進行更換。而其余大部分故障都和雙塔式干燥器有關，因此要想實現對故障的自動監測與診斷，就必須明確雙塔式干燥器的基本工作原理。

雙塔式干燥器在運轉過程之中，干燥階段與再生階段處于并行狀態，即在干燥塔中進行壓縮空氣的干燥時，另外一個干燥塔也會再生相應的干燥劑，干燥劑會將空氣壓縮機所提供的壓縮空氣進行水分的吸附，讓其相對濕度不超過35%。而在吸附完成之后，干燥塔就會排出其中的水分，這樣一來干燥劑的干燥能力也能夠再生，如此循環往復，具體如圖1所示。能夠得知，當空氣干燥器處于正常工作狀態下，T1與T2分屬于再生與干燥狀態，此時壓縮空氣會經由P1進入到干燥器內部，此時系統就會有效控制電磁閥（SV）所作出的具體動作，從而讓消聲器（MU）能夠和雙活塞閥1口（COV1）、P1和2口（COV2）進行緊密的連接。

接著壓縮空氣會陸續經過上述的1口與2口進入到2號干燥塔之中，保持向上運動的狀態下干燥劑會吸附并干燥處理相應的水分。在完成干燥之后，壓縮空氣會經由溢流閥（OV）、單向閥（CV）、壓縮空氣出口（P2）最終被排出。在全部排出水分之后，1號干燥塔就會再生其最初的干燥能力，此時系統就會有效控制電磁閥（SV）所作出的具體動作，從而讓消聲器（MU）能夠和雙活塞閥2口（COV2）、P1和1口（COV1）進行緊密的連接。在這一過程之中，溢流閥（OV）可以讓干燥器內部的壓力符合相關標準，進而支持雙活塞閥（COV）的順利完成。從其基本工作原理之中能夠得知，當干燥塔和壓縮空氣入口（P1）處理連通狀態時，且溢流閥（OV）在上游部位進行控制，那么干燥塔內部就會有著相對較高的空氣壓力，并且壓力開關之間的觸點處于閉合狀態;如若干燥塔處于一種再生階段，那么干燥塔內部就會有著相對較低的空氣壓力。

二、風源系統故障監測診斷方案

在保證城市軌道交通車輛順利運轉的前提之下，為了最大化降低制造成本，本文結合風源系統原有的硬件配合，遵循電氣控制原理，制定了“空壓機供電異常”、“干燥器故障”、“空壓機控制異常”以及“空壓機故障”等方面的實時監測診斷方案。

（一）電氣控制原理

本方案在制定過程之中遵循了如下電氣控制原理：當系統處理正常狀態之下，如若“CM START”為高電平就會讓CMCR得電，CMC閉合;如若“CM RUN”與“CM POWER”為高電平，那么空壓機就會處于運轉狀態，將風力供給干燥器。不論是在何種狀態之下，兩個干燥塔都會根據既定的轉換周期T來合理轉換干燥階段以及再生轉換，如若干燥塔處在干燥階段，那么壓力開關觸點就會處于閉合狀態，此時“ADT2WORK”或者是“ADT1WORK”都是高電平;如若干燥塔處在再生階段，那么壓力開關觸點就會處于打開狀態，此時“ADT2WORK”或者是“ADT1WORK”都是低電平。

（二）故障診斷邏輯

一般來說干燥劑在不受到外在因素影響的前提之下，正常工作能夠持續時間超過2min，因此為了避免在診斷過程之中出現錯誤，制定了相應的故障診斷邏輯，具體如圖1所示。

（1）當SIV能夠正常供電，并且“CM START”屬于高電平的范疇，就可以進行后續的故障診斷，否則則表示風源系統并不存在故障。（2）當“CM START”屬于高電平的范疇，且持續時間不低于2s時，就可以判定其是否屬于空壓機控制異常這一范疇，如若“CM RUN”是低電平，那么就可以診斷為空壓機控制異常，如若“CM RUN”是高電平，就可以進行后續的故障診斷。（3）當“CM START”屬于高電平的范疇，且持續時間超過5s時，同時也排除了空壓機控制異常這一故障，就可以判定其是否屬于空壓機供電異常的診斷，如若“CM POWER”屬于低電平的范疇，那么就可以診斷為空壓機供電異常，如若“CM POWER”是高電平，那么就可以進行后續的故障診斷。（4）當“CM START”屬于高電平的范疇，且持續時間超過5s時，同時也排除了空壓機供電異常這一故障，那么就可以判定其是否屬于空壓機故障的診斷，如若“ADT1WORK”和“ADT2WORK”同時屬于低電平的范疇，并且持續時間超過了3s，那么就可以診斷為空壓機故障，否則就進行后續的故障診斷。（5）當上述假設都被否定之后，就可以診斷干燥器故障，一般來說滿足以下任一條件的都可以判定為干燥器故障。

結語：綜上所述，本次研究得出了針對城市軌道交通車輛風源系統故障的自動監測與診斷的方式，可以讓相關人員在對故障進行診斷的過程之中有著更高的效率，且診斷結果也更為準確，具備良好的推廣與應用價值。相關工作人員應當對城市軌道交通車輛風源系統的故障引起高度的重視，結合實際情況積極采取先進的故障監測與診斷方式，這樣才能夠確保城市軌道交通車輛的順利運轉。

參考文獻

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