6A系统机车轮对轴承报警的分析与判断

2020-07-01郑敦洋

铁道运营技术 2020年3期

郑敦洋

（上海局集团公司合肥机务段，工程师，安徽芜湖 241007）

随着国家科学技术的发展，安全防范在原有“人防”、“物防”基础上提出了“技防”新概念。技术防范手段可以说是人力防范手段和实体防范手段功能的延伸和加强，是对人力防范和实体防范在技术手段上的补充和完善。6A 系统作为机车安全防范“技防”一部分，与“人防”、“物防”共同保障机车运行安全。

1 导言

走行部是机车重要组成部分，最主要的功能是依靠轮对黏着力提供机车的牵引力动力。当轮对在与轨道作滚动摩擦产生粘着力时，需要依靠轴承连接轮对与转向架构架间的关系，轴承状态的好坏直接影响机车的运行安全和铁路运输秩序。2016 年3 月上海局集团公司芜湖机务段HXN5 型0291 号机车在运行途中发生走行部故障，轮对轴承固死，导致机破的发生。此次事件引起客货运列车大面积晚点，给铁路企业在舆论上造成较大的负面影响。另外，轮对轴承固死使轮对与轨道间由滚动摩擦变为滑动摩擦，对沿线轨道及机车自身也造成一定的损伤。此次事件给我们带来深刻教训的同时，也在反思今后如何避免此类事故的再次发生。

由于轴承安装位置比较隐蔽，在机车日常出入库整备时检车人员只能外观对可视部位进行检查，难以发现机车质量隐患。6A 系统的运用可以解决机车入库整备时存在的上述问题，单位需要培养一批熟悉6A 系统、分析能力较强的人才，以使6A 系统更好地服务铁路运输生产。自熟练掌握6A系统后，作者所在单位已预防数起因轮对轴承不良可能引起的事故。

2 6A系统简介

6A 系统由走行部监测子系统、视频监控子系统、制动监控子系统、列车供电子系统、高压绝缘检测子系统、防火监测子系统6部分组成，是国内首个具备6大监测功能的车载安全设备。监测内容涵盖机车90%以上故障，已在国内电力机车、内燃机车、调车机等车型实现工程化应用。解决了机车最突出的安全问题，对保障铁路运输安全有重要意义。目前笔者所在单位HXN5 型机车装配的6A 系统主要具备走行部、视频、制动、防火监测的4个功能，其中走行部监测子系统是运用最频繁、也是预报出故障最多的一个子系统。走行部检测子系统的组成可分为车上和车下两个部分。

车上由主机（子系统主机模块）、传感器、前置处理器和相关连接线组成，能够通过传感器动态实时监测轮对和电机各部的温度和冲击。HXN5 型机车的电机为半悬挂结构，每一轮对上装有6个传感器，依次是（从齿轮油所在端开始）：1 位—-齿端轴箱轴承座、2 位—-齿端电机轴承座、3 位—-齿端抱轴轴承座、4 位—-刷端抱轴轴承座、5 位—-刷端电机轴承座、6 位—-刷端轴箱轴承座，传感器在每轴上的位置如图1所示。

图1 传感器分布示意图

车下主要是与子系统搭配使用的分析软件JK11430，由检修作业人员从主机转载监测数据并导入分析软件。机车轴承、齿轮等运动部件有故障时会产生较大的冲击，该冲击信号被传感器监测到经共振解调器获得共振解调波，它与故障振动一一对应，经转换可得出相应的频域图。由于轴承外圈、内圈、滚子、保持架以及齿轮、轮对这些部位在运动时均有准确的几何学和运动学关系，所以他它们在发生故障时均有对应的故障特征频率。JK11430 分析软件可以把各监测部位的时频域波形直观的展现出来供检修作业人员分析判断，能够有效预警轮对轴承、齿轮、踏面及电机轴承等的不良状态。

3 JK11430软件分析轴承报警故障

在数据导入JK11430 软件分析平台后，平台会自动对机车走行部轮对轴承病态进行提示。此时分析人员需要对主要故障进行深入的分析，采用个性化分析机车轮对轴承，可以从3 个部分判断一台机车轮对轴承状态即：样本数据、冲击dB值趋势、温度实时数据。

3.1 样本数据针对提示信息可以手动选择某一位，平台会自动筛选出该位一个运用周期的运行数据。对单样本数据时频域波形图进行观察，如果出现有较为突出的波形图就需要特别的注意。一般地，轮对轴承故障在中后期的时域波形具有周期性突出线谱，频域频谱图故障谱线与轴承相关的抽象谱图三阶一一对应。根据三阶谱线可以判断出轴承出现故障的具体部位（如外环、内环、保持架等），如图2所示为该位存在轴承外环故障冲击信息。

图2 样本数据时频域图形

3.2 冲击dB 值趋势K11430 分析平台根据测试数据设定了轴承各部的冲击阀值，传感器监测到冲击后通过解调以类似筛选数据的方式图形展现出来，可以明显看出一段时间内冲击值高出设定的冲击阀值线性关系，如果高出阀值的线谱连续性较强需要引起注意。然而轴承部件也会受到齿轮、踏面和轴承其他部件冲击趋势的影响，导致冲击值高出阀值。此时在分析数据时要注意甄别有无齿轮、踏面或轴承其他部件报警信息。

3.3 温度实时数据某一轮对轴承不良状态（如内外环磨损剥离、滚子不良、保持架裂纹等）发生的中前期，整台机车轴承同位对比温度悬殊不大，此时很难从同位的温度对比佐证轴承相关病态。对出现有“三阶一一”对应频谱的故障提示，往往采取观察运用的方式排出分析平台误判的嫌疑。但轴承故障持续恶化的后期，该位测点温度会比其它轴同位偏高一些，这时的温度偏差是判断轴承故障相关部位的重要参考依据。