铁路机车车辆运行故障监测诊断技术的应用分析

陈龙

摘 要：现阶段，铁路机车运行故障问题逐渐成为影响铁路系统稳定运行的重要要素，对于铁路机车的安全使用构成威胁。因此及时的将故障监测系统及诊断技术有效应用于铁路机车运行中对于保证铁路机车运行安全性及时效性均有着重要意义，是现阶段提高铁路系统运行经济效益及社会效益的有效途径，同时对于推动铁路系统的安全化及现代化发展也具有积极作用。

关键词：铁路；机车运行；故障；监测；诊断技术

近年来，铁路机车运行频率的逐年增加，不仅给铁路行业发展带来了巨大的经济收益，同时也产生了一系列铁路机车运行故障安全问题，对于铁路的安全使用及有效运行产生不利影响。为降低铁路机车产生故障的基本概率，需将故障监测及诊断技术融入到现有铁路机车运行系统中，继而为铁路机车的高效及安全运行奠定坚实的基础。

一、故障诊断和安全监测的技术基础

共振是故障诊断和安全监测技术基础，通过共振原理进行判断铁路机车车辆故障的常用方法，其技术有一定科学性，对故障检测非常适用。振动检测是机械故障领域应用较早的技术之一，传统振动检测技术是通过振动传感器提取被检测对象的振动信号，直接通过频域和时域的分析，从中提取异常信息而达到检测的目的。但是，在现场运行环境中，机器存在各种各样的振动，有的振动虽然比较大，但无不良影响，而齿轮、轴承等部件故障产生的振动往往被背景振动的噪声掩盖，因此，直接通过振动信号进行故障诊断的精确度很难提高。共振解调技术是在传统振动检测技术的基础上，融入声学、声发射、应变、应力检测技术，从而拓宽了为工业设备故障诊断的服务领域。共振解调技术能够精确地区分常规振动和故障冲击，它对常规振动不敏感，对微小的故障冲击则能够敏锐捕捉，更有效地采集到伴生冲击的故障信息，便于分析、诊断故障的内容、程度、部位，进而得出更准确的诊断结论。故障诊断是一项非常复杂工程，涉及很多知识，有效分析问题，提出解决问题措施，这是提高故障诊断技术的关键，提前诊断火车机车故障，及时排除故障，是提高火车安全的重要保障。

二、故障监测和诊断技术的系列产品

产品是根据故障监测和诊断技术开发出来的，具有一定的应用价值。其常用的故障诊断产品有JK00430机车走行部车载监测装置、JK02432铁路客车轮对和轴承故障监测装置、JK05436铁路机车安全质量信息动态监测装置、JK0243铁路机车轴承齿轮故障地面诊断系统、JK03412轴承故障检测机以及其他专用诊断试验台、综合试验台等质量保障系统。每一种产品的研发成功对于提高火车故障监测都起到积极作用，产品研发是研究故障监测和诊断技术的科学家辛勤劳作的结果，每个科研产品都凝聚科学家辛勤的汗水，产品应用取得价值，提高火车监测和诊断技术，这是保障火车安全性能的基础，火车的安全性能提高，对于提高区域经济具有现实意义，区域运输能力提升，对于提高地方经济的基本保障，铁路属于基本民生问题，是早日實现小康社会的基础。

三、轨道交通运载设备故障诊断和安全监测的技术特点

1.建立机车车载和地面系统

建立车载和地面系统这是科技发展今天必然的结果，利用先进科技水平，对远程故障诊断提供了可靠技术支持，使机车远程故障诊断成为可能，这也是火车发展今天，社会对火车技术革新要求。通过共振解调信息主动诊断、多因素联合诊断及多物理量综合诊断等故障诊断方法论，构筑故障自动诊断专家系统，实现对机车、客车走行部的轴承、齿轮、踏面等旋转机械部件实时在线监测、预警及地面的故障分析、诊断，并采用转速相位跟踪及谱号固化的理论抽象谱技术，避免因车速变化带来故障频率信号的漂移，提高故障诊断精度。故障正确诊断对提高火车的安全性，具有一定现实应用价值，火车是重要的交通运输工具，人们对火车安全性非常关注，提高火车安全性，对整个交通运输能力起到重要保障作用。

2.建立的机车、客车转向架的水平、垂直振动冲击监测系统

根据火车振动的波长，可以诊断出火车的运行状况，振动是火车诊断常用方法，通过振动原理进行故障诊断，使用广义共振的非转运动机械故障随遇激励侦察、广义共振疲劳与裂纹识别、振动相对积的大型构件断裂识别、振动与共振解调滑动相对积的局部裂损识别等基于广义共振的非转运动机械故障诊断技术，实现对这些部件故障分析、诊断、在线预警和故障信息的存储等功能。对故障科学分析，提出解决故障方法，这是提高火车安全性能起到积极作用，故障诊断技术的应用，对于提升故障诊断能力，提升诊断水平，都具有一定实际应用的价值。

3.建立故障诊断系统

故障诊断系统建立是提升故障诊断能力的标志，利用先进的科学技术建立故障诊断系统，对提高故障诊断能力起到保障作用。研制的由轨旁布局的传感器阵列、诊断装置主机、接收主机构成的非接触通过式列车故障诊断系统，使用超谐振式声学共振解调非接触动态诊断原理，实现对轴承、踏面等货车旋转部件的故障信号动态监测，声学信息的共振解调及解调信息的分析、诊断，并以通信方式将诊断结论实时发送给车辆到达场的值班室接收主机，及时指导车辆检修。故障诊断系统的广泛应用，对于提高火车机车的安全性起到技术支持，减少机车故障，增加火车输送的能力，对提高区域经济起到重要作用。

4.选择诊断方法

不同的铁路机车运行故障问题，应选用不同的诊断方法进行实际的诊断工作，以便于使其能够在铁路机车诊断过程中，切实的发挥其实际作用，从而有效的保障铁路机车诊断效果。现阶段，我国现有铁路机车故障诊断方法相对较多，各不同地区对于铁路机车故障的诊断方法及方式均有着一定的差异。因此在诊断前，首先需根据铁路机车的实际运行状况对可能产生铁路机车故障的问题加以研究，并对铁路机车的故障原因进行深入的分析，从而通过分析解结果来制定有效的轨道基础诊断方案。而后要按不同的铁路机车故障种类来选择有效的诊断及处理方案，以便于提高其诊断准确性及处理安全性。最后要及时的对铁路机车故障区域做出有效的划分，从而有序的解决铁路机车的实际故障问题。

5.建立应急诊断处理方案

铁路机车运行环境较为复杂，运行应用范围也相对较大，所以铁路机车运行故障的产生突发性较强，通常易在运行过程中产生一定的故障问题，因此需针对铁路机车的实际运行特点及其所易产生的相关问题对其进行系统化应急方案的制定，以便于其在发生铁路机车故障时，能够及时的对相关故障问题加以诊断，并进行解决，以此不仅有效的提升铁路机车运行安全性，同时也降低了故障发生概率使铁路机车运行的经济效益得以有效保障。

四、结语

铁路机车运行故障问题较为常见，其产生的原因也相对较多，影响范围较为广泛。因此为能够有效的降低铁路机车运行故障问题，需及时的将故障监测及诊断技术有效的应用于铁路机车运行中，从而保证铁路机车运行的实际有效性，以此提高铁路机车运行的实际安全性，以便于为铁路机车的运行创造良好的实际运行条件。

参考文献：

[1] 王国彪，何正嘉，陈雪峰，赖一楠.机械故障诊断基础研究“何去何从”[J].机械工程学报，2013（01）.endprint