铁路车辆运行故障监测诊断技术的应用浅析

于凯

（中铁建轨道运营有限公司，北京 100038）

随着我国经济发展与人们出行需求的不断增加，我国的铁路建设已经在各个方面取得了重大突破，不管是在铁路的覆盖里程数还是运输资源体量上都已经处于世界前列。当前已经深刻认识到了交通运输对于地区经济发展的作用，同时铁路车辆运输已经是目前最安全、高效运输方式，但是铁路车辆在长期运行过程中也会出现一定的故障。而且由于铁路车辆的故障监测难度大、维修困难等因素，一直都是各国铁路车辆运行管理的重要研究点。伴随着近几年电子技术与信息化发展，更需要铁路车辆运行具备完善的故障监测技术作为安全运行的保障。

1 铁路机车车辆运行故障监测诊断技术基础以及系列产品

1．1 故障诊断以及安全监测的技术基础

一般情况下，为了确保车辆能够安全稳定运行，都会定期对车辆进行检查与维修，但是，人为目测检查故障的方法容易出现疏漏，对于一些车辆走行部轮对、轴承材质内部与不可见部分的故障问题很难发现，很多故障问题都是在车辆运行中的突发问题，所以需要通过车辆运行故障监测技术，来提前发现轮、轴故障，以保证车辆安全运行。

目前，铁路机车车辆运行的故障监测主要采用振动与温度监测技术，通过对运行过程中的振动与温度变化进行轮轴质量的判断，一旦出现不合理的振动波动或温升，就很有可能是走行部故障出现的先兆。振动监测技术很早就在铁路车辆运行中进行应用。早期主要借助的振动传感器来对车辆运行数据的收集，然后，再结合信号的频率、时间进行分析，但是在实际的应用过程中，由于车辆运行结构的复杂性与运行环境的影响，导致车辆运行的振动会被其他环境振动所影响，从而降低监测的准确度。

现代信息技术的发展使得故障监测技术在应用方式与信息收集量上得到了快速发展，并且多种技术的融合也使得车辆运行的安全性得到了有效保证，相关技术已经达到了铁路车辆运行故障监测的需求。如何将监测技术进行针对性的应用是当前铁路车辆运行管理的重点。

1．2 故障监测以及诊断的传统技术

传统铁路车辆运行监测技术的出现对我国车辆运行安全的保障产生了非常积极的作用，通常用红外线技术、超声波技术、振动分析技术来对运行车辆的中大型部件进行断裂监测，轴承接触面之间的联合监测以及车体内部裂缝的监测。通过故障监测来实现对车辆运行安全隐患的控制，目前，车辆的故障管理仍然以这些传统监测技术为主，对大多数车辆在故障监测方式与问题的诊断上已经有一定效果，同时，也会根据监测时效性与质量需求进行分批改进优化，基本上可以满足车辆运行中主要问题的提前预防。

1．3 故障监测以及诊断技术的系列产品

除了上面常用的车辆运行故障监测技术外，在信息技术与机械自动化技术的发展环境下，我国也研发出了很多新型的铁路机车车辆故障监测产品。比如，对于机车运行部件监测的JK00430和轴承故障监测的JK03412故障监测机，多种监测技术与产品的应用极大地提升了我国铁路机车车辆的行驶安全性与可靠性，也足以看出我国对铁路机车车辆运行故障监测的重视性。

2 轨道交通运载设备故障诊断和安全监测技术的研究

2．1 车载和地面系统的建立

铁路车辆故障监测技术的应用不仅仅是对车辆本身的故障监测管理，更重要的是要实现对车辆内部结构、运行环境、监控技术的统一化管理，需要结合远程监控技术、信息传递技术与故障联动协调技术等方式，实现车辆运行故障监测与地面管理系统的整合，相关人员可以在远程终端设备随时随地的查看车辆运行的安全水平。同时，对出现的故障问题及时进行预警锁定并采取有效的处理措施。这个过程主要分为三个部分，首先，是铁路车辆运行故障监测的终端收集管理，保证每辆车都配比了故障诊断信息搜集传递设备。然后，通过故障诊断数据进行主动诊断收集，针对无法判定的故障信息自动推送给专家系统进行主动诊断。最后，根据铁路车辆运行监测与地面管理系统的反馈效果，及时对故障监测的重点信息进行展示，以实现故障管理技术的信息化发展。

2．2 故障诊断系统的建立

早期铁路机车车辆故障诊断都是在出现故障后，然后，安排相关技术人员进行故障问题的排查、诊断，这种处理方式一是不具备足够的时效性，而且后期的监测并不足以全面处理问题。而信息技术与传感技术的结合可以随时对铁路机车车辆的运行状态进行跟踪记录。然后，将这些记录数据保存在系统后台，同时，作为后期运行数据问题的参考使用。如果后续记录的运行数据与之前后台保存数据出现过大波动或者一直呈一个变化趋势，就需要进行格外的注意，一旦记录故障监测数据波动超过限定值就要及时进行预警。而且相关技术人员也能够根据运行数据的波动情况进行问题的监测分析，确定是新故障问题的产生还是由于设备长期使用而出现的磨损问题。针对一些新型的运行数据变化可以建立相应的自动修复功能。诊断系统建立的本身是针对各种故障提供完善的解决方式，是故障监测技术系统建立目的、目标。

2．3 注重总结诊断方法

列车由不同种类、型号的机车车辆编组，在运行过程中，受线路状况、环境温度变化的因素影响，相同的故障振动往往隐含着不同问题，所以需要技术人员做好现场处理问题的记录，每个问题都查找相关的防范处理方式。对于故障因何出现进行研究，确定是由于结构设计问题、材质问题，还是由于运行环境的影响。然后，根据问题处理方式整理出问题社区。让其他维护人员都可以高效率、高准确的进行管理，提高处理故障监测水平。同时，对于问题处理人员的能力也是很好的提升途径，在处理问题时快速提升自身的服务能力。

3 故障诊断技术在铁路机车故障诊断中的应用

目前，我国铁路机车轮轴故障诊断技术还是以共振波动管理实现。这种技术由于应用的广泛性、科学性，非常适合进行铁路机车故障监测的全方位应用。首先，振动监测技术主要通过对运行时的信号收集，同时，对某一节点的异常数据进行及时预警管理，在这个过程中会用到声波传递技术、信号发射学等内容，最后运用共振解调技术可以对很多常规振动设备进行统一应用，经过不断地技术改进提升，已经可以对非常细微的振动进行捕捉，所以铁路机车故障监测技术的发展已经能够满足当前的故障监测需要，如何通过信息共享平台的建立提升故障问题的分析处理效率，这才是我国信息化环境下铁路机车故障监测发展的目标。

通过对轮轴振动问题的观察分析，可以看出当前的运行状况，不同振动频率、振幅方面虽然不同。但是故障环境下的振动监测自然会于其他时间振动出现差异，如果能够确定正常振动与故障振动的差异，同时给出故障预警信息。铁路机车车辆故障监测技术应用功能总结如下：首先，故障监测系统能够准确判断正常振动与故障振动之间的差异，精确的振动状态划分才是车辆运行监测的基础。其次，对于车辆传感器收集到的振动、温度信息与故障信息及时进行传递，将相关信息及时上传到地面管理平台，对于故障预警信息及时安排相关监测维护人员进行分析。最后，对车辆运行故障监测技术要有一个完善的总结管理平台，后期车辆的运行管理可以根据平台数据做出统一改进，设计出在故障预警后，系统根据故障等级给出维持运行、减速或停车的处理信号，从而提升对故障问题的处理效率。

4 结语

综上所述，通过上述对铁路机车故障监测技术与应用的分析，可以看出，铁路车辆运行故障监测技术的现状、技术内容与应用要点，对于我国铁路车辆的运行故障管理与信息化技术的结合提供了有效参考，同时也看出了当前铁路车辆运行故障监测技术的不足之处。相关技术人员对于机械故障进行综合的归类、分析、诊断还需要进行不断研究，确保我国铁路机车运行时有良好的安全性保障。