铁路机电设备常见故障及诊断措施

中铁建电气化局集团第四工程有限公司 肖湘平

铁路机电设备是现代铁路运输系统的重要组成部分，其涉及电气、机械和控制系统等多个方面。然而，由于设备长时间运行以及复杂的工作环境，这些设备常常会出现各种故障，严重影响铁路运输的安全和效率。因此，及时准确地诊断和解决铁路机电设备故障至关重要。

1 铁路机电设备种类

铁路机电设备是指在铁路运输系统中使用的各种机械和电气设备，用于支持铁路运输的运行和维护。以下是一些常见的铁路机电设备种类。一是电力机车：用于牵引铁路列车的动力机车，包括电力机车和工矿用机车等。二是动车组：具有自主动力装置的多节式列车单元，如高速动车组、城际动车组等。三是轮辐式机车：使用轮辐作为动力传递装置的内燃机车，可分为柴油机车和汽油机车等类型。四是电气化牵引变电站：用于对架空电线供电的牵引变电站，负责将电力系统输送来的电能转变为适合电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电。五是输电线路设备：包括架空输电线路、隧道电缆、地下电缆等，用于将电能从变电站输送到各个牵引区段[1]。六是轨道设备：包括轨道线路、道岔、轨道器材等，用于铺设和维护铁路轨道系统。七是信号设备：用于控制和监测列车运行的信号设备，包括信号灯、轨道电路、列车控制系统等。八是通信设备：用于实现列车与调度中心之间的通信，包括无线对讲、电话通信以及数据传输设备等。九是供电设备：指负责为各种设备供应电力的设备，如变压器、配电装置、绝缘支持等。十是车辆检修设备：用于对铁路车辆进行检修和维护的设备，包括起重机、升降机、洗车设备等。

2 铁路机电设备常见故障及其特点

在铁路机电设备的运行过程中，可能会发生各种类型的电力故障。这些故障可以分为短路、断路、接触不良等几种常见类型，并且每种类型的故障都具有一些明显特点和表现形式。

2.1 短路故障

短路指两个或多个电路之间出现直接的电连接，导致电流异常增大。以下是短路故障的特点。一是高电流：短路会导致电流急剧增加，远远超过正常工作电流。二是异常发热：高电流通过短路位置时，会引起局部发热，甚至可能引发火灾。三是电压下降：由于短路路径上的电阻很低，会导致线路其他部分的电压下降。

2.2 断路

断路指电路中某一部分意外中断，导致电流无法正常流动。以下是断路故障的特点。一是电流中断：断路处的电流无法流过，导致整个电路或某个分支的电流中断。二是高电阻：在断路位置会出现高阻抗状态，导致电流无法通过。三是电压升高：由于断路处没有负载，电压可能会在该位置升高[2]。

2.3 接触不良

接触不良是指电路中连接部分出现松动、氧化、污染等问题，导致电流无法正常传输。以下是接触不良故障的特点。一是不稳定性：接触不良可能导致电流的不稳定，出现间歇性的故障现象。二是高接触电阻：接触不良位置的电阻会增加，导致电流传输受阻。三是发热：在接触不良位置可能会因为高接触电阻而引起发热，造成附近温度升高。

除了上述三种常见类型的故障外，铁路机电设备还可能遇到其他类型的电力故障，如过电流、过载、电压波动等。每种故障都具有自己的特点和表现，需要根据实际情况进行准确地诊断和解决，以确保铁路机电设备的安全运行。

3 铁路机电设备不同类型电力故障的诊断方法及故障应对方案

铁路机电设备在运行过程中可能会发生各种类型的电力故障，包括短路、断路、接触不良等。为了准确快速地诊断这些故障，需要采用不同的方法和技术。

3.1 短路故障

3.1.1 诊断方法一是电阻测量：使用万用表或电阻测量仪器，测量疑似存在短路的电路的电阻值。如图1所示为测量电阻的万用表。若电阻值接近于零或异常低，则说明可能存在短路故障。二是视觉检查：仔细检查电路布线和连接，寻找可能引起短路的接触不良或线缆损坏等问题。

图1 万用表

3.1.2 应对策略

一旦确认存在短路故障，需要采取相应的应对策略来解决问题，并确保安全运行。首先，必须迅速确定短路出现的位置，并做好标记。然后，将受影响的电路或设备隔离，以防止短路引起更大的损坏。在此基础上，根据短路故障的具体情况，对被短路的元件进行修复或更换。例如，如果是电线短路，则需要修复或更换短路处的电线；如果是元器件短路，则需要将其更换为正常工作的元器件。

短路可能会影响周边设备和线路的正常运行，因此，在修复短路故障后，应进行全面的检查和测试，确保周边设备和线路没有受到影响，并且能够正常工作。修复短路故障后，必须进行相应的测试和验证，以确保故障已经解决，并且系统能够正常运行。这包括使用合适的测试设备和方法来检测电路的稳定性、电阻值是否正常等，以验证修复效果。最后，为了避免类似的短路故障再次发生，需要加强预防措施，如定期检查和维护设备、保持良好的清洁环境、合理布线和连接等，以减少短路故障的发生概率。

3.2 断路

3.2.1 诊断方法

一是电压测量：使用万用表或电压测量仪器，测量疑似存在断路的电路的各个节点的电压。若某一节点的电压为零或异常低，则说明该处可能存在断路故障。二是线路追踪：通过使用线路追踪仪等设备，可以定位到具体的断路位置。该方法适用于较长距离的线路故障诊断。

3.2.2 应对策略

一是检查电源连接：检查故障线路的电源连接是否正常。确保电源开关处于打开状态，并检查相关的连接器、继电器和保险丝等部件是否完好。二是确定故障位置：通过使用电压表或携带式测量仪器，测量断路位置各个节点的电压。若某一节点的电压为零或异常低，则说明可能存在断路。可以逐步缩小范围，确定故障位置。三是排除断路原因：找到断路位置后，需要进一步排除引起断路的原因。可能的原因包括线路过载、导线损坏、开关故障等。根据具体情况进行修复或更换相关部件。四是修复或替换受损的部件：如果发现任何受损的导线、开关或其他设备部件，应及时进行修复或更换。确保新部件符合相关的安全规范和标准。五是进行测试和验证：在修复和替换完受损部件后，应进行必要的测试和验证，以确保断路已经被彻底修复。可以使用电阻测量仪、电流表等设备对修复后的线路进行测试。

3.3 接触不良故障

3.3.1 诊断方法

一是视觉检查：仔细检查连接部分，寻找可能存在接触不良的问题，如插头插座是否牢固、接触点是否清洁等。二是温度测量：使用红外测温仪等设备，对连接部分进行测温，发现异常高温可能是接触发热引起的接触不良。

3.3.2 应对策略

一是检查接触部件：检查可能存在接触不良的部件，如插头、插座、连接器等。检查其是否有松动、氧化或腐蚀现象，确保接触部件之间的连接牢固。二是清洁接触部分：如果发现接触部分存在污垢、灰尘或腐蚀物，应及时清洁。使用适当的清洁剂和工具，轻轻擦拭接触部分，确保其表面光洁。三是调整接触压力：对于弹簧式接触器或开关，可能需要调整接触器的压力。确保接触器在闭合时有足够的接触力，以确保稳定的电流传输[3]。四是更换受损的接触部件：如果发现任何受损或磨损严重的接触部件，应及时更换。确保新的接触部件符合相关的安全规范和标准。五是进行测试和验证：在进行修复和更换后，需要进行必要的测试和验证，以确保接触不良故障已经被彻底修复。可以使用电阻测试仪、电流表等设备对修复后的接触部分进行测试[4]。

3.4 其他故障类型

3.4.1 诊断方法

除了上述常见的故障类型，铁路机电设备还可能遇到其他类型的电力故障，如过电流、过载、电压波动等。对于这些故障，可以采用相应的测量仪器和设备来进行诊断，如电流表、功率因数仪等。

3.4.2 应对策略

一是故障诊断：需要对故障进行诊断，确定具体的故障类型。可以使用测量仪器、故障指示灯等工具来帮助定位问题。二是处理紧急情况：如果故障会导致安全风险或设备损坏，应立即采取措施处理紧急情况。可以启动应急程序，如切断电源、紧急停车等。三是寻找故障原因：一旦确定故障类型，需要进一步寻找故障的原因。可能的原因包括电线短路、电气元件故障、电源问题等。通过检查和测试来确认故障原因。四是修复或更换受损部件：根据故障原因，进行相应的修复或更换受损的部件。确保使用符合相关标准的替代品，并确保修复过程符合安全规范。五是进行测试和验证：在修复故障后，进行必要的测试和验证，以确保问题已经解决。可以使用合适的测量仪器来检查电流、电压等参数。

4 铁路机电设备故障预防措施

4.1 做好基础检查

铁路机电设备常见故障诊断的基础方法是做好基础检查。这包括对设备的外观、运行状态、电气特性等进行检查，以发现异常或故障点。例如，可以通过观察设备表面是否有磨损、变形、裂缝等现象，来判断设备是否出现故障。同时，还可以利用听觉、触觉等感官手段，检查设备运行时的声音、振动等情况，以判断设备运行是否正常。在基础检查的基础上，还可以利用一些先进的检测设备和技术，对铁路机电设备进行更深入的故障诊断。例如，可以利用红外测温仪对设备的关键部位进行温度检测，以发现设备是否存在过热等异常情况。此外，还可以利用振动分析仪等设备，对设备的振动情况进行检测和分析，以发现设备是否存在机械故障等异常情况。

4.2 规范操作设备

很多故障都是由于操作不当或违规操作引起的，因此，规范操作设备可以有效减少故障的发生。具体来说，应该按照设备操作规程和要求，正确操作设备，避免误操作或过度操作。同时，还应该定期进行设备的保养和维护，确保设备处于良好的工作状态。在规范操作设备的过程中，还应该注意观察设备的运行情况和状态，及时发现异常或故障点。如果遇到故障，应该及时停机检查，并采取相应的措施进行排除和修复。同时，还应该记录故障情况和处理过程，为以后的故障诊断和维修提供参考。

4.3 设备日常维护

通过对设备进行定期的检查、保养和维修，可以及时发现和解决潜在的问题，预防故障的发生，延长设备的使用寿命。具体来说，设备日常维护应该包括以下三个方面：一是定期检查：对设备进行定期的检查，包括外观、运行状态、电气特性等方面的检查，以发现设备的异常情况。二是保养维护：根据设备的使用情况和维护要求，定期进行设备的保养和维护，包括清洁、润滑、紧固等方面的工作。三是预防性维修：通过对设备的运行数据和故障记录进行分析，预测设备可能出现的故障，并采取相应的措施进行预防性维修。通过设备日常维护，可以及时发现和解决设备的潜在问题，减少故障的发生，提高设备的可靠性和稳定性，保障铁路运营的正常进行。

综上所述，铁路机电设备常见的故障诊断策略是多方面的，需要综合运用各种手段和工具，包括故障代码和报警、数据记录和分析、测试和诊断工具，以及模块替换和互换等。这些策略相互补充，可以帮助技术人员快速准确地发现设备故障并采取相应措施，以保证设备的正常运行和铁路系统的安全稳定，对于铁路机电设备的运维管理至关重要。