鐵路機車車輛運行故障診斷技術的應用研究

馮福軍

摘 要：隨著社會的發展以及民眾生活水平的不斷提升的同時，鐵路機車車輛得到了更為廣泛與頻繁地使用，這對鐵路機車車輛的安全運行提出了更高的要求。鐵路機車交通體系中車輛運行故障診斷作為重要部分，其運行環境較為特殊，一旦出現運營中故障問題，即會造成重大經濟損失，有可能誘發嚴重安全事故。因此實際中必須重視鐵路機車車輛運行，并分析存在故障及成因，采取針對性的維修措施，及時消除鐵路機車車輛安全隱患，確保鐵路機車交通體系安全運行。

關鍵詞：鐵路機車;車輛運行;故障診斷技術;應用

鐵路機車車輛在運行過程中，開展故障診斷具有很大的難度。尤其是隨著高速鐵路規模和數量的不斷增加，鐵路機車車輛的電子化和信息化程度更高，故障診斷技術也必須與時俱進的革新。

1 故障診斷技術基礎

以提高列車的運輸效率為前提，加強運輸速度和運輸質量是鐵路技術發展的根本任務，其提速的戰略性目標需要依靠列車安全運行來作為保障。因此，列車能否在規定范圍內加大運輸速度，需對鐵路機車控制系統的實用性進行研究探討。通過對機械故障的振動檢測（頻域及時域），可以有效的提取到設備在運行過程中存在的異常物理信號，使檢測的目的更具效果性，振動檢測是最早應用于機械故障排查領域的科技之一。在實際操作環境中，鐵路機械裝備會產生多樣化振動， 如，在列車運行過程中， 與軌道摩擦所產生的物理震動，雖振動幅度較大，但不會產生實質性的安全問題。但這種噪聲往往會掩蓋齒輪、軸承等精密部件發生故障所引發振動。為了解決這一困境，共振解調技術在原有的振動檢測系統中融合了聲音檢測技術，對鐵路故障排查的服務范圍進行了拓展。共振解調技術可自動排查常規的振動，只捕捉細微的故障沖擊，使鐵路設備的物理信息收集更加具備有效性，從而更為精準的分析判斷故障內容以及所處部位，得出更為詳盡的結論。

2 故障監測和診斷技術的系列產品

產品是根據故障監測和診斷技術開發出來的，具有一定的應用價值。其常用的故障診斷產品有JK00430機車走行部車載監測裝置、JK02432鐵路客車輪對和軸承故障監測裝置、JK05436鐵路機車安全質量信息動態監測裝置、JK0243鐵路機車軸承齒輪故障地面診斷系統、JK03412軸承故障檢測機以及其他專用診斷試驗臺、綜合試驗臺等質量保障系統。每一種產品的研發成功對于提高火車故障監測都起到積極作用，產品研發是研究故障監測和診斷技術的科學家辛勤勞作的結果，每個科研產品都凝聚科學家辛勤的汗水，產品應用取得價值，提高火車監測和診斷技術，這是保障火車安全性能的基礎，火車的安全性能提高，對于提高區域經濟具有現實意義，區域運輸能力提升，對于提高地方經濟的基本保障，鐵路屬于基本民生問題，是早日實現小康社會的基礎。

3 故障診斷技術在鐵路機車故障診斷中的應用

3.1 建立機車車載和地面系統

鐵路車輛在運轉過程中出現問題大都距離控制中心較遠，要想人工進行專業的診斷是不現實的，因此借助互聯網和計算機技術進行設備的升級以及系統的完善是非常有必要的。在建立機車和地面系統的過程中，主要是面對機車車輛承、車輛齒輪以及車輛踏面等車輛旋轉機械設備而建立相應的自動化故障監測診斷技術應用，并加強實時性分析，對于故障隱患做到及時處理，對于細小的問題加強預警處理，同時要避免引發其他問題。

3.2 建立故障自動診斷系統

以往的鐵路機車故障診斷工作中，在故障發生后安排技術人員進行故障排查和處理，具有一定的滯后性。借助于信息技術和傳感技術，可以實現故障的自動診斷。 技術人員可以將鐵路機車正常運行狀態下各個系統的運行參數記錄下來， 并保存到數據庫中，然后采用傳感器對各個系統的實施運行工況進行監控和反饋。 將這些動態反饋的數據與數據庫中的數據進行比對，一旦發現數據異常，立即發出警報。技術人員可以第一時間找到出現異常的位置，并根據參數變化分析可能出現的故障類型。同時，如果是軟件方面的問題，還可以進行系統的自動修復，提高鐵路機車運行的安全性能。自動診斷系統在應用中，還可以將出現的各類故障問題重新記錄到數據庫中，實現對數據庫內部信息的補充和更新，這樣也為今后自動診斷系統更加精確的報警提供了參考。

3.3 完善機車垂直與水平振動沖擊監測系統

機車的振動情況分為水平方向振動與垂直方向振動兩種情況，通過對機車運行情況的分析觀察來確定故障的位置以及行管內容，需要建立相關的振動沖擊監測系統。機車運行情況最常用的診斷方式即為振動監測，通過振動波的波長來確認機車的具體運行情況，結合振動原理，采用大型構件斷裂識別技術、裂紋識別技術與廣義共振疲勞技術等進行振動沖擊系統的建立，實現對故障的診斷分析與在線預警，這對于機車的安全可靠運行有著重要的作用。

3.4 注意積累總結經驗

鐵路機車車輛在運行中出現的故障類型較多，除了要做好診斷和處理工作外，要求現場技術人員還要在工作結束后做好記錄與總結工作。 對于故障形成原因、故障處理方案都要詳細記錄，為今后鐵路機車故障診斷工作的優化開展提供必要的參考。通過積累和總結故障診斷經驗，還可以提高技術人員發現問題、解決問題的能力。此外，技術人員還可以建立信息統計數據庫，將故障信息存儲起來，今后再遇到類似故障時，可以通過計算機關鍵詞搜索的形式，直接調動故障處理方案，實現了故障的自動處理，極大的減輕了鐵路機車車輛故障處理的工作壓力。

3.5 建立應急診斷處理方案

鐵路機車運行環境較為復雜，鐵路機車運行故障的產生突發性較強。因此需針對鐵路機車的實際運行特點及其所易產生的相關問題對其進行系統化應急方案的制定，以便于其在發生鐵路機車故障時，能夠及時的對相關故障問題加以診斷，并進行解決。

4 鐵路機車車輛運行故障診斷技術發展趨勢

第一，進一步提升對信息化的利用程度，并通過無線技術實現對鐵路機車車輛的實時監控，以便能夠第一時間傳輸故障信息;第二，提升監測裝置的集成化與綜合化發展，實現機車子系統與重要部件的隨車監測，使其滿足基本功能的同時朝著小型化發展。此外，為在一定程度上提升診斷效率，地面監控中心應實現與車輪監測系統、車輛性能監測系統、熱軸探測系統與軸承聲學探測系統的快速融合，并構建統一化、完備化的數據庫系統;第三，進一步發展道路旁與車載監測診斷技術，逐步完善系統結構以及相關配件，使其能夠滿足重載、提速以及長途運輸需求;第四，增加智能化識別方式以及診斷方式的使用，比如人工神經網絡、模糊邏輯以及遺傳算法等，并綜合使用數據庫技術與數據挖掘技術，提升故障診斷的準確性與可靠性;第五，多傳感信息融合技術的發展與應用，單一信號只能獲取簡單零部件的具體情況，不能準確診斷復雜零部件的故障情況，而多傳感信息融合技術能夠實現多種信號技術與數據融合的綜合診斷，以此來得到可靠準確的故障診斷信息

結束語

總之，通過運用新的技術和設備，使得鐵路機車車輛的故障診斷和修復能夠得到極大程度地提升。在這個過程中應當讓技術人員嚴格按照鐵路機車的檢修要求，最終保證鐵路運行能夠安全穩定運行。

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