鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用

崔建云

摘 要：鐵路是我國最主要的交通工具，鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展有助于推動(dòng)我國交通運(yùn)輸事業(yè)的全面發(fā)展?，F(xiàn)階段，鐵路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)橫貫世界各地，為人們的出行帶來了極大便利。但是，鐵路車輛運(yùn)行故障會(huì)影響交通運(yùn)輸?shù)男屎椭刃?。因此，本文深入研究鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的具體應(yīng)用，從而有效控制鐵路車輛運(yùn)行故障的發(fā)生，促進(jìn)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。這些故障監(jiān)測診斷技術(shù)與設(shè)備的有效應(yīng)用不僅可以保證軌道交通的運(yùn)輸效率，還可讓人們的出行更加安全、高效。其間，首先要建立車載與地面系統(tǒng)，而后要建立鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)，不斷總結(jié)故障監(jiān)測診斷方法，以更好地發(fā)揮系統(tǒng)的作用。

關(guān)鍵詞：鐵路車輛;運(yùn)行故障;故障監(jiān)測診斷技術(shù)

中圖分類號(hào)：U279文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）04-0112-03

Abstract： Railway is the most important means of transportation in China， and the development of railway transportation will help promote the overall development of transportation in our country. At this stage， the construction of railway networks has traversed all over the world， bringing great convenience to people's travel. However， the operation failure of railway vehicles will affect the efficiency and order of transportation. Therefore， this paper deeply studied the specific application of railway vehicle operation fault monitoring and diagnosis technology， so as to effectively control the occurrence of railway vehicle operation faults and promote the development of railway transportation. The effective application of these fault monitoring and diagnosis technologies and equipment can not only ensure the transportation efficiency of rail transit， but also make people's travel safer and more efficient. In the meantime， the on-board and ground systems must be established first， and then the railway vehicle operation fault monitoring and diagnosis system shall be established， and the fault monitoring and diagnosis methods shall be continuously summarized， in order to better play the role of the system.

Keywords： railway vehicle;operation fault;fault monitoring and diagnosis technology

近年來，國家高度重視發(fā)展交通運(yùn)輸事業(yè)，在我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的背景下，鐵路工程數(shù)量不斷增加，建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，極大地推動(dòng)了我國鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展。但是，鐵路工程規(guī)模的浩大也增加了車輛故障監(jiān)測與維修的難度。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，人們需要提高鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的科學(xué)性與有效性，從而保證鐵路車輛運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。

1 鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)及其系列產(chǎn)品

1.1 車輛運(yùn)行故障診斷及安全監(jiān)測的技術(shù)基礎(chǔ)

通常，為保證鐵路車輛運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，技術(shù)人員會(huì)定期開展車輛的檢查、維修與養(yǎng)護(hù)工作，避免車輛出現(xiàn)運(yùn)行故障[1-2]。但是，采用人工方式開展故障檢查時(shí)容易出現(xiàn)漏洞，車輛軸承材質(zhì)內(nèi)部的故障檢查往往存在疏漏。在鐵路車輛運(yùn)行過程中，許多故障的發(fā)生都十分突然，一旦故障發(fā)生，工作人員往往難以及時(shí)進(jìn)行有效應(yīng)對和處理。鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用有助于工作人員在車輛出發(fā)之前和行駛的過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輪和軸承等部位的故障，進(jìn)而確保車輛運(yùn)行過程的安全性和穩(wěn)定性。

現(xiàn)階段，比較常用的鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)主要是振動(dòng)與溫度監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)需要工作人員對運(yùn)行車輛振動(dòng)與溫度變化的實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測與診斷，如果出現(xiàn)振動(dòng)波動(dòng)不正?；驕囟壬叩那闆r，就能夠判斷車輛走形部故障發(fā)生率較高。振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)在鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測中的應(yīng)用時(shí)間較早，應(yīng)用初期主要利用振動(dòng)傳感器收集鐵路車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，之后，工作人員結(jié)合信號(hào)頻率和時(shí)間等因素，對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析。但在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中，在復(fù)雜的車輛運(yùn)行結(jié)構(gòu)和環(huán)境等因素的影響下，人們難以保證鐵路車輛運(yùn)行的振動(dòng)監(jiān)測精準(zhǔn)度。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展，鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用方式實(shí)現(xiàn)了一定的創(chuàng)新與突破，同時(shí)極大增加了信息的收集量，多種技術(shù)的融合應(yīng)用有效提高了鐵路車輛運(yùn)行的安全性，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展也在很大程度上滿足了鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測的實(shí)際需要。未來需要將監(jiān)測技術(shù)的針對性應(yīng)用作為鐵路車輛運(yùn)行管理的重點(diǎn)內(nèi)容，進(jìn)而提高技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)性與有效性。

1.2 鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測與診斷的傳統(tǒng)技術(shù)

傳統(tǒng)鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測與診斷技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上提升了車輛運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。一般來說，較為常用的傳統(tǒng)監(jiān)測與診斷技術(shù)主要包括振動(dòng)分析技術(shù)、超聲波技術(shù)（圖1為基于微控制超聲波技術(shù)的車輛故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)示意圖）以及紅外線技術(shù)。這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛運(yùn)行狀態(tài)下大中型部件斷裂故障、車體內(nèi)部裂縫等問題的監(jiān)測與診斷，從而幫助工作人員及時(shí)控制車輛運(yùn)行中的安全隱患，并采取有效措施進(jìn)行處理，避免故障發(fā)生而影響車輛運(yùn)行的效率和質(zhì)量?，F(xiàn)階段，鐵路車輛運(yùn)行故障管理仍然以傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)為主，其能夠?qū)崿F(xiàn)對大多數(shù)車輛運(yùn)行故障的監(jiān)測與診斷，提高監(jiān)測與診斷的針對性與準(zhǔn)確性。在技術(shù)的應(yīng)用過程中，工作人員會(huì)依據(jù)監(jiān)測的時(shí)效性與質(zhì)量需求開展技術(shù)優(yōu)化與改進(jìn)工作，從而有效預(yù)防鐵路車輛運(yùn)行故障的發(fā)生。

1.3 鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的系列產(chǎn)品

在我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，信息化技術(shù)和機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)取得了進(jìn)一步發(fā)展，為我國多種新型鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測產(chǎn)品的研發(fā)提供了有力的技術(shù)支持。例如，我國研發(fā)的JK00430故障監(jiān)測機(jī)能夠針對鐵路車輛運(yùn)行部件故障進(jìn)行監(jiān)測，JK03412故障監(jiān)測機(jī)（見圖2）能夠?qū)囕v軸承故障進(jìn)行監(jiān)測。多種監(jiān)測診斷技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了我國鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷工作的全面性、針對性與精準(zhǔn)性，進(jìn)而保證了鐵路車輛運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2 軌道交通運(yùn)載設(shè)備故障診斷與安全監(jiān)測技術(shù)分析

2.1 車載與地面系統(tǒng)的建立

在實(shí)際應(yīng)用鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的過程中，要以鐵路車輛本身故障的監(jiān)測管理為基礎(chǔ)，對車輛的運(yùn)行環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息傳遞技術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)以及故障聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)技術(shù)的有效結(jié)合，將鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測與地面管理系統(tǒng)進(jìn)行整合，確保工作人員能夠打破時(shí)間和空間的局限，隨時(shí)借助遠(yuǎn)程終端設(shè)備查看鐵路車輛運(yùn)行的實(shí)際情況，同時(shí)，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)車輛運(yùn)行存在的故障，根據(jù)預(yù)警確定故障的具體位置，并采取有效措施進(jìn)行科學(xué)有效的應(yīng)對和處理[3-4]。

這個(gè)過程主要分為三個(gè)階段。第一階段，工作人員需要對鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測的終端進(jìn)行信息收集與管理，每輛車需要安裝運(yùn)行故障監(jiān)測診斷信息收集與傳遞設(shè)備。第二階段，要借助故障監(jiān)測系統(tǒng)與診斷技術(shù)，結(jié)合故障診斷數(shù)據(jù)對車輛運(yùn)行故障進(jìn)行診斷，并將難以準(zhǔn)確識(shí)別和判定的故障數(shù)據(jù)信息傳遞給專家系統(tǒng)進(jìn)行診斷，保證故障診斷的實(shí)效性。第三階段，工作人員需要依據(jù)鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測與地面管理系統(tǒng)的相關(guān)反饋結(jié)果，將故障監(jiān)測重點(diǎn)信息展示出來，從而有效推動(dòng)鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測管理朝信息化方向發(fā)展。車載地面故障監(jiān)測系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

2.2 鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷系統(tǒng)的建立

鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展初期，工作人員通常在鐵路車輛故障發(fā)生后開展診斷工作。在診斷過程中，需要對故障進(jìn)行逐一排查，不利于提高故障診斷與處理的效率，而后期監(jiān)測也難以實(shí)現(xiàn)對故障的有效預(yù)防。信息化時(shí)代，鐵路車輛運(yùn)行故障診斷實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與傳感技術(shù)的有效結(jié)合，進(jìn)而幫助工作人員對車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行跟蹤記錄，之后將相關(guān)數(shù)據(jù)信息保存至系統(tǒng)中，為后期運(yùn)行數(shù)據(jù)問題的分析提供有效的參考依據(jù)。如果后期記錄的數(shù)據(jù)與之前保存的數(shù)據(jù)存在較大的波動(dòng)，工作人員就需要提高對該車輛運(yùn)行情況的重視度，在故障監(jiān)測數(shù)據(jù)的波動(dòng)超過限定值時(shí)就需要進(jìn)行故障預(yù)警。鐵路車輛運(yùn)行故障有可能是新發(fā)生的故障，還有可能是設(shè)備長期使用出現(xiàn)老化而導(dǎo)致的故障，相關(guān)技術(shù)人員通過對車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的波動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測分析，能夠明確故障類型。鐵路車輛運(yùn)行故障診斷系統(tǒng)的建立能夠針對不同類型的故障提出最有效的處理方式，進(jìn)而提高故障監(jiān)測與診斷技術(shù)應(yīng)用的實(shí)效性，保證車輛運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

2.3 注重總結(jié)診斷方法

鐵路車輛運(yùn)行過程中，由于運(yùn)行環(huán)境、線路狀況等因素的影響，相同的故障振動(dòng)往往體現(xiàn)出不同的問題。因此，技術(shù)人員需要全面記錄故障發(fā)生現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，針對不同問題出現(xiàn)的原因提出有效的應(yīng)對和處理措施，確定車輛運(yùn)行故障是車輛類型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題，還是運(yùn)行環(huán)境導(dǎo)致的問題。之后，依據(jù)相關(guān)問題的處理方式進(jìn)行記錄與整理，為后續(xù)維修人員開展車輛運(yùn)行故障管理提供可靠的參考依據(jù)，提高車輛運(yùn)行故障管理水平。技術(shù)人員要不斷提高自身的專業(yè)能力，進(jìn)而推動(dòng)鐵路車輛運(yùn)行故障管理工作的順利進(jìn)行。

3 故障監(jiān)測診斷技術(shù)在鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國對鐵路車輛輪軸故障監(jiān)測與診斷技術(shù)的應(yīng)用往往需要依靠共振波動(dòng)管理來實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)具有較強(qiáng)的科學(xué)性，因此在鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測與診斷中得到了廣泛應(yīng)用。首先，在應(yīng)用振動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的過程中，要借助信號(hào)發(fā)射學(xué)技術(shù)、聲波傳遞技術(shù)以及共振調(diào)節(jié)技術(shù)等對車輛運(yùn)行時(shí)的信號(hào)進(jìn)行收集，并對某一節(jié)點(diǎn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警管理，對多種常規(guī)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一應(yīng)用與管理。經(jīng)過長期的技術(shù)優(yōu)化，其已經(jīng)能夠捕捉極其細(xì)微的振動(dòng)，使得鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的應(yīng)用滿足鐵路車輛故障監(jiān)測的實(shí)際需要。在未來信息化技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境下，我國需要將鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測發(fā)展的目標(biāo)放在建立信息共享平臺(tái)上，以提高故障監(jiān)測與處理效率。故障監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)﹁F路車輛輪軸正常振動(dòng)與故障振動(dòng)之間存在的差異進(jìn)行精準(zhǔn)判斷與分析，以精確的振動(dòng)狀態(tài)劃分提升鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷效率。同時(shí)，將車輛傳感器收集的振動(dòng)、故障以及溫度等信息及時(shí)傳遞至地面管理系統(tǒng)平臺(tái)，并由監(jiān)測人員對故障預(yù)警信息進(jìn)行研究與分析，進(jìn)而針對不同故障提出有效的處理方案。此外，建立完善的故障診斷總結(jié)管理平臺(tái)，為后期車輛運(yùn)行管理的改進(jìn)提供有效的參考依據(jù)，并設(shè)計(jì)出故障預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)依據(jù)故障等級(jí)給出鐵路車輛繼續(xù)運(yùn)行、減速或停車的信號(hào)，從而提高鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測、診斷與處理的效率和質(zhì)量。

4 結(jié)語

在鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展過程中，鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)鐵路車輛運(yùn)行故障管理與信息化技術(shù)的有效結(jié)合，但該技術(shù)應(yīng)用目前仍然存在一定的缺陷，進(jìn)而影響鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測與診斷的效率和質(zhì)量。未來，相關(guān)技術(shù)人員需要對鐵路車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)進(jìn)行深入細(xì)致的研究，從而提高技術(shù)應(yīng)用的有效性，促進(jìn)鐵路事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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