鐵路車輛運行故障監(jiān)測診斷技術的應用淺析

于凱

（中鐵建軌道運營有限公司，北京 100038）

隨著我國經濟發(fā)展與人們出行需求的不斷增加，我國的鐵路建設已經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處于世界前列。當前已經深刻認識到了交通運輸對于地區(qū)經濟發(fā)展的作用，同時鐵路車輛運輸已經是目前最安全、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)測診斷技術基礎以及系列產品

1．1 故障診斷以及安全監(jiān)測的技術基礎

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、軸承材質內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，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，通過對運行過程中的振動與溫度變化進行輪軸質量的判斷，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)測技術很早就在鐵路車輛運行中進行應用。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，再結合信號的頻率、時間進行分析，但是在實際的應用過程中，由于車輛運行結構的復雜性與運行環(huán)境的影響，導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)測的準確度。

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

傳統(tǒng)鐵路車輛運行監(jiān)測技術的出現(xiàn)對我國車輛運行安全的保障產生了非常積極的作用，通常用紅外線技術、超聲波技術、振動分析技術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有一定效果，同時，也會根據(jù)監(jiān)測時效性與質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防。

1．3 故障監(jiān)測以及診斷技術的系列產品

除了上面常用的車輛運行故障監(jiān)測技術外，在信息技術與機械自動化技術的發(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)測技術與產品的應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 軌道交通運載設備故障診斷和安全監(jiān)測技術的研究

2．1 車載和地面系統(tǒng)的建立

鐵路車輛故障監(jiān)測技術的應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)對車輛內部結構、運行環(huán)境、監(jiān)控技術的統(tǒng)一化管理，需要結合遠程監(jiān)控技術、信息傳遞技術與故障聯(lián)動協(xié)調技術等方式，實現(xiàn)車輛運行故障監(jiān)測與地面管理系統(tǒng)的整合，相關人員可以在遠程終端設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，安排相關技術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。而信息技術與傳感技術的結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警。而且相關技術人員也能夠根據(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生還是由于設備長期使用而出現(xiàn)的磨損問題。針對一些新型的運行數(shù)據(jù)變化可以建立相應的自動修復功能。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)測技術系統(tǒng)建立目的、目標。

2．3 注重總結診斷方法

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，所以需要技術人員做好現(xiàn)場處理問題的記錄，每個問題都查找相關的防范處理方式。對于故障因何出現(xiàn)進行研究，確定是由于結構設計問題、材質問題，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能力。

3 故障診斷技術在鐵路機車故障診斷中的應用

目前，我國鐵路機車輪軸故障診斷技術還是以共振波動管理實現(xiàn)。這種技術由于應用的廣泛性、科學性，非常適合進行鐵路機車故障監(jiān)測的全方位應用。首先，振動監(jiān)測技術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)進行及時預警管理，在這個過程中會用到聲波傳遞技術、信號發(fā)射學等內容，最后運用共振解調技術可以對很多常規(guī)振動設備進行統(tǒng)一應用，經過不斷地技術改進提升，已經可以對非常細微的振動進行捕捉，所以鐵路機車故障監(jiān)測技術的發(fā)展已經能夠滿足當前的故障監(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。

通過對輪軸振動問題的觀察分析，可以看出當前的運行狀況，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，同時給出故障預警信息。鐵路機車車輛故障監(jiān)測技術應用功能總結如下：首先，故障監(jiān)測系統(tǒng)能夠準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。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，將相關信息及時上傳到地面管理平臺，對于故障預警信息及時安排相關監(jiān)測維護人員進行分析。最后，對車輛運行故障監(jiān)測技術要有一個完善的總結管理平臺，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，設計出在故障預警后，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 結語

綜上所述，通過上述對鐵路機車故障監(jiān)測技術與應用的分析，可以看出，鐵路車輛運行故障監(jiān)測技術的現(xiàn)狀、技術內容與應用要點，對于我國鐵路車輛的運行故障管理與信息化技術的結合提供了有效參考，同時也看出了當前鐵路車輛運行故障監(jiān)測技術的不足之處。相關技術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。