試論城軌交通車輛走行部故障自動診斷技術的應用

摘 要：在城市軌道交通中，走行部是車輛的關鍵部分，而走行部中經常會由于各種因素出現機械故障，這就需要設計一套針對走行部故障的檢測診斷技術，在本文中將以共振技術為核心，實現城軌交通車輛走行部故障自動診斷技術的設計與應用。

關鍵詞：城軌交通車輛；走行部故障；自動診斷技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.040

0 引言

當前軌道交通已經成為城市交通中的重要組成部分，因此對于城市軌道車輛走行部的機械故障診斷也需要進一步的改進，實現故障檢測診斷的自動化發展。

1 軌道交通的概念

軌道交通是陸地交通運輸體系中重要的組成部分，至今已經發展出許多不同的類型。比如過去的鐵路運輸系統、日本鐵路運輸中的新干線系統以及當前我國正在開發的城市軌道交通系統等。

城市軌道交通車輛主要由車身主體、車門、走行部、制動系統、動力系統、電氣系統、車輛通信系統以及其他輔助系統構成。其中的軌道交通車輛的走行部、電氣系統以及動力系統是整個軌道交通的技術關鍵，同時也是軌道交通安全運行的重點。當前，我國在城市軌道交通中已經布置了大量的車輛監控設備，在車輛運行上起到了重要的作用，然而在車輛的一體化系統設計上還存在著一定問題，對于車輛的實時監控、故障自動化診斷技術、車輛隱患檢測系統、應急方案系統等技術進行一體化設計時還需要進一步研究[1]。

2 城軌交通車輛走行部故障分析

城市軌道車輛的走行部故障主要是軸承、車輪以及傳動齒輪上出現的機械故障，在過去缺少自動化診斷系統時，通常是通過人工對故障部分進行檢測，這種檢測手段主要是靠檢修人員聽音和觀察等方式完成的，因此需要投入大量的人力和物力來負責檢測城市軌道車輛的故障，但是通過這種檢修模式很難全面的進行維修和預防，因此還會經常出現車輛故障，對城市軌道車輛的正常運行帶來威脅。此外，在由于城市軌道車輛的設計和材料質量的問題也會導致走行部出故障，而這些故障的出現很難及時的預測到，而對于故障零件又不能在同一時間內進行全面的整修和零件更換，因此一旦出現的事故就會造成城市軌道車輛無法正常運行。

比如在北京市的地鐵線路中，由于投入的新型車輛在齒輪箱的軸承上出現故障，導致地鐵單位在3年的時間內，分批次的對這一車型的車輛進行整修和更換齒輪，為此耗費了大量的人力、物力和財力，這種檢修模式不僅造成了極大的資源浪費，同時降低了地鐵車輛的出車能力，延長了車輛的維修時間，同時也無法真正保障城市軌道車輛的安全運行，依舊存在一定的隱患。這就說明在城市軌道車輛中走行部存在的故障是當前無法回避的問題，因此需要在設計上進行重新的改進。目前的城市軌道車輛設計中雖然對一些問題故障有著考慮，如線路中出現摩擦、應力過于集中、不平順導致運行時過于大幅度振動等。但是在車輛的實際制造過程中還是很難控制其中的質量和技術工藝，此外由于車輛的開啟和停止的次數過多也會對車輛的軸承等零件造成很大的損耗。

3 走行部故障診斷系統應用

車輛的正常運行不能由于走行部出現的問題而放棄，這就需要在城市軌道車輛中設計一套能夠實現高效率、高精度的城軌車輛走行部故障自動化診斷系統，在系統中需要具有車輛故障警報系統以及故障分析系統。在本文中將以北京地鐵的走行部自動化故障檢測診斷系統為例，分析該系統中技術構成和工作模式等內容。

（1）診斷技術應用。在走行部自動化工故障檢測診斷系統中，主要是通過共振技術來實現對城市軌道車輛軸承部分出現的故障進行檢測的。共振是指在一定的作用力下，作用力的頻率與物體頻率達到相同。通過計算可以發現共振是一項持久性的過程。從意義的角度來講，共振分為狹義的共振以及廣義上的共振，而廣義上的共振是指當外部的作用力進入到機械振動中，使得振動達到最高值，而當其斷開共振時，其振幅便會開始衰減，這一過程被稱為廣義上的共振。在車輛中一些微小的機械沖擊也會產生一定的共振，因此通過共振解調技術能夠有效發現車輛中出現的機械故障，在機械故障中通常都會存在以下的規律：在城市軌道車輛中不管是哪種因素引起的機械故障，在故障出現的最初階段一定是在某個零件上出現短時間的、循環性的局部應力過于集中的現象。這種應力集中現象主要會造成零件材料的質地出現疲勞，隨后會出現如裂紋、斷裂、侵蝕以及剝離等情況，而當應力過于集中的情況下，部分零件會出現破損進而產生相應的作用力以及振動。所以在城市軌道車輛的故障中，各個階段都會出現不同的故障特征信號，可以通過共振解調技術及時的捕捉到。（2）故障檢測診斷的方法系統。當系統中檢測到車輛出現故障時，需要對信息進行分析，判斷其中的真偽，確定是否真的出現了故障，以及出現故障的零件位置、損壞程度以及故障的最小安全門限等。這就需要在故障診斷中運用共振解調技術以及機械的幾何結構學等專業知識建立故障模型，通過對其全面的分析和數據整理，進而得出判斷。（3）實時診斷與維修指導的結合。在車輛中安裝的自動化故障診斷檢測系統能夠精準的找到故障出現的位置，同時判斷出故障的沖擊數值，進而顯示出故障的嚴重程度和危險性并以此進行分級預警，此外通過數學理論以及邏輯推理建立故障模型完成了車輛故障診斷技術中自動化、系統化、主動化的設計目標，保證這一技術能夠在城軌交通車輛上隨時安裝隨時使用。同時能夠通過智能處理系統對故障進行分析，系統將結合實際情況給出最有效的維修指導意見，提高車輛維修的效率。在系統中通過多角度、多因素、多參數的檢測診斷模式，能夠在大量的故障數據中準確的找到故障的出現點，保障了車輛檢修診斷的準確程度。

4 結論

總而言之，城市軌道車輛走行部故障診斷系統首次將共振技術應用于機械零件的故障檢測技術中，實現以共振技術為核心，建立自動化城軌車輛在線檢測診斷系統，在這一診斷技術中能夠結合車輛的運行方式，設計出分級診斷、實時監控，同時能夠結合故障問題給出有效的維修指導，為城軌交通的安全穩定運行提供了基本保障。

參考文獻：

[1]冒玲麗.城軌車輛維保系統關鍵技術研究與應用[D].南京理工大學，2015.

作者簡介：李永菲（1983-），男，江蘇人，本科，講師，研究方向：城軌運營管理。endprint