浅谈地铁车辆转向架故障及检修

万子峰

摘 要：转向架是地铁车辆组成结构中的重要组成部分，关系到地铁车辆的安全运行。随着我国科学技术的发展，各种地铁车辆转向架的故障诊断技术也不断涌现，实现了在线智能地铁转向架的故障诊断。本文主要对常用的地铁车辆转向架故障诊断技术小波包包络分析技术和智能识别方法进行分析，并故障问题及解决进行讨论。

关键词：地铁车辆；转向架；故障诊断

前言

在地铁车辆结构组成中，转向架具有非常重要的作用。其主要由构架、制动盘、空簧装置、减振器、上枕梁以及抗侧滚扭杆装置等组成。主要作用：首先，转向架可实现对车辆载重以及长度和容积的增加；其次，在转向架自由回转作用下，可增加地铁车辆灵活性；再次，转向架是提升地铁车辆动力性能与稳定性的有效措施，达到支撑作用。

一、地铁车辆转向架故障诊断技术

（一）小波包包络分析技术

在地铁车辆转向架的故障诊断技术中，对故障对象特征的提取是故障诊断的关键。这些特征必须具有代表性和典型性，能够表示故障设备的具体状态。而小波包包络分析技术作为傅里叶分析思想的延续，能够对非线性领域提供较大的帮助。这种分析技术最大的特点就是具有良好的时频局部化特征，能够有效地消除信号当中的噪声并提取已经较为微弱的信号。在地铁车辆转向架故障检修诊断过程中，需要关注地铁车辆转向架出现故障而导致的小正常信号，小波变换能够有效地将时域信号展开，叠加小波函数足的线性内容，从而达到诊断地铁车辆车专向契故障原因的目的。

（二）智能故障识别方法

传统的地铁車辆转向架故障识别技术还包括人们观察频谱图当中的故障谱缝来判断地铁车辆是否出现了相应的故障。近年来，随着科学技术的发展，人工神经网路和非线性混沌与分形理论的出现使得智能故障识别方法被运用在了地铁车辆转向架的故障识别当中。这种故障诊断方法小但能够达到无人的智能化诊断，并且在小断的诊断识别当中还能自我学习、自我适应。但这种故障识别技术需要大量的故障样本打底，并且事前需要用人工对网络进行训练，加上这种智能故障识别方法需求的环境较高，诊断率相对小够精准，在工程当中也应用较少。

这种智能故障识别方法首先要对频谱有一个充分的认知，要了解和分析频谱当中的谱峰。从一般意义上来说，谱峰就是频谱当中峰值的最大值。假如某个地铁车辆的转向架故障频率在90Hz左右，那么计算机能搜索到的最大值就是故障的特征峰频，为了避免出现诊断失误，在进行计算机的搜索工作时，要确定谱峰大于频带当中其他的数值。在完成了对谱峰的信息收集之后需要对故障特征频率来搜索频带设定。设定的搜索频带小能太宽，如果出现两种或两种以上的故障原因，而最大值只取一个，势必会漏掉一个谱峰。这个漏掉的谱峰可能会在接下来的搜索当中成为第二个最大值，如果两个谱峰的值相比要小于设定的临界值，那么计算机就小能识别任何一个谱峰，因此设定的搜索频带宽度一定要符合检索要求，这样才能满足对地铁车辆转向架的故障诊断要求。

二、转向架常见故障及处理措施

因为转向架的组成部分较多，故障现象也是多种多样，常见的故障有以下几类：构架的刚性损伤，多表现为金属疲劳产生的裂纹；减震器的渗油；齿轮箱的渗油；空气弹簧漏气等等。

（一）构架轴箱转臂安装座与侧梁焊缝裂纹。

构架是转向架的关键部件，它作为整个转向架的结构基础，在各焊缝处易造成应力集中现象，从而引起疲劳断裂、脆性断裂等严重隐患，进而削弱构架的承载能力及抗腐蚀能力，对列车运营安全构成严重威胁。按照转向架构架的设计技术要求，使用寿命及免维护周期应不低于30年，即使在最恶劣的使用工况下，其应力要求均不得超过许用应力和疲劳强度要求，不能出现裂纹。按照地铁车辆的维修探伤统计，在转向架轴向转臂安装座与侧梁焊缝处易产生裂纹。这是因为该部位主要承受来自车体的垂向载荷力和列车运行中的纵向牵引制动力。参考同类构架的ANSYS有限元受力分析结果，出现裂纹的部位应力为35MPa左右，属低应力区域，可排除应力疲劳裂纹的可能。此部对接熔焊的钢板厚度为14MM，焊接时按照DIN6700焊接体系要求进行，分4层焊接而成，焊接工艺要求为焊接每层前需对母材进行预热处理，预热后用点温计检测温度，每层焊接后需将焊渣及氧化皮去除。采用磁粉或渗透法探伤，确保层间焊缝无缺陷后将探伤物清除方可焊接下一层。这种焊接方法对焊接工艺及作业人员要求较高，此裂纹的出现极有可能是焊接过程中人为因素造成的。

对焊缝开裂处进行打磨处理，可发现裂纹逐渐延伸至焊缝底部，肉眼可观察到较为明显的开裂痕迹，可判定裂纹产生的原因为多层焊缝之间熔合不良所致，属焊接缺陷。焊接表面未清洁干净、焊接坡口形状不合理、焊接电流变化以及操作人员技术水平等因素均会对焊接质量造成影响，导致多层焊接层间熔合不良，引起裂纹的产生。遇到此类故障，可对裂纹处采用打磨至焊缝根部后重新补焊的方式进行修复，使用Ar和CO 2混合气体，按照80% Ar+20% CO 2 配比，分4层补焊，每层补焊完成后进行磁粉探伤检查，直至完成补焊修复。

（二）齿轮箱注油口或排油口渗油。

投入运营的车辆，有些齿轮箱的注油口或排油口会出现渗油现象。初步分析，发生此类问题的原因有三：1.紧固扭矩不正确，造成注油塞或排油塞松动；2.铜密封圈安装不到位，比如有些偏心或者没压平。3.其他原因，比如铸造缺陷等。结合现场的普查结果，分析得出绝大部分注油口和排油口渗油现象都是由于铜密封圈未安装到位所致。

这种现象的处理思路是：如渗油不严重，可观察运用，若油位没有明显变化，等到下一个换油修程来处理；如渗油严重，油位不足时需加油，并采用正确的安装方法重新更换新的铜密封圈，安装好注油塞或者排油塞，确保其密封性。

（三）空气弹簧漏气。

空气弹簧漏气现象主要发生在气温较为寒冷的冬天。空气弹簧漏气的部位主要有两个：1.空气弹簧上部调整垫片与车体枕梁粘合的部位；2.空气弹簧自身的橡胶囊与上盖板之间。

结合现场经验，初步分析为以下原因：1.外因：车辆运营时间久已经达到或者接近空气弹簧架修维护周期；气温低容易导致空气弹簧橡胶气囊发生变形，从而降低空气弹簧与车体或自身的密封性；2.内因：由于空气弹簧调整垫片与枕梁之间密封性不好，日积月累枕梁部位有水汽进去发生氧化锈蚀，进一步降低了调整垫片与枕梁之间的密封性，如此循环。空气弹簧漏气的处理方法如下：1.如果是调整垫片与枕梁之间漏气，则按照相关工艺对空气弹簧重新进行打胶安装处理。遇到枕梁有锈蚀的情况，需先打磨平枕梁；2.如果是空气弹簧自身漏气，需更换新的空簧。

三、结语

转向架是地铁车辆非常重要的组成部分，与地铁车辆的安全性以及稳定性有着紧密的联系。同时，转向架的故障种类多样，成因复杂。为了确保地铁车辆的正常运行，车辆检修人员需要认真分析总结，全面提高专业技能水平，为车辆的运行提供可靠的保障，从而为乘客带来舒适与安全。

参考文献

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（作者单位：深圳市地铁集团有限公司运营总部）