常 瑩 上海鐵路局徐州機務(wù)段

JK00430型機車走行部車載監(jiān)測裝置是一種新型的鐵路機車行車安全裝置，它運用共振解調(diào)技術(shù)對機車走行部溫度和振動信息進行實時監(jiān)測和報警。目前，徐州機務(wù)段在 DF11、DF11G、DF4D、DF4BK等型號的所有客運機車上安裝了該監(jiān)測裝置，在保證走行部安全方面發(fā)揮了重要作用，成為一個值得研究的問題。

1 JK00430型機車走行部車載監(jiān)測裝置應(yīng)用原理

1.1 系統(tǒng)組成

JK00430型機車走行部車載監(jiān)測裝置是由車載監(jiān)測裝置和地面數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)組成。車載監(jiān)測裝置為每臺機車一套，主要包括：JK00430監(jiān)測裝置主機和副機、TAX2走行部檢測卡、接線盒、復合傳感器、溫度傳感器、總線、光電速度傳感器等。地面數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)包括軟件包、微機、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲器等，可以在單臺微機上進行數(shù)據(jù)分析和管理。

1.2 應(yīng)用原理

共振解調(diào)診斷技術(shù)是裝置的工作核心。機車軸承、齒輪等運動部件有故障的話，會產(chǎn)生較大的故障沖擊，故障沖擊經(jīng)共振解調(diào)器可獲得共振解調(diào)波，它與故障振動一一對應(yīng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換，可得出相應(yīng)的頻域圖，故障譜線為梳狀，呈多階性。由于軸承外圈、內(nèi)圈、滾子、保持架以及齒輪、輪對這些部件在運行中均有準確的幾何學和運動學關(guān)系，故它們在發(fā)生故障時，均有對應(yīng)的故障特征頻率，若計算的特征頻率與相應(yīng)頻域中的基頻符合，則確認為有故障，并可分析、判斷出故障部位。裝置在車速達到20 km/h后，就開始對所有檢測點進行實時自動診斷，根據(jù)診斷結(jié)果可進行故障顯示和現(xiàn)場三級報警。診斷數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)儲后由地面數(shù)據(jù)分析軟件進行人工分析，可對報警位的故障發(fā)展趨勢進行分析，以確定維修決策，及時預防故障隱患。

2 JK00430型機車走行部車載監(jiān)測裝置對故障的診斷處置

目前，監(jiān)測裝置報警主要集中在機車輪對踏面報警和軸箱軸承報警兩個方面，一般通過地面數(shù)據(jù)分析，都能準確診斷故障，及時有效處置。

2.1 機車輪對踏面報警

機車輪對踏面報警是所有報警中最多、最頻繁的，在數(shù)據(jù)分析中不能僅以一次或幾次踏面報警作為扣車處理依據(jù)，這樣會造成大量機車停時，影響機車運用。引起踏面報警的主要原因是輪對表面剝離及輪對內(nèi)部缺陷。踏面報警一般由預警發(fā)展為一級報警、二級報警，在踏面沖擊數(shù)據(jù)分析時，除了查看報警次數(shù)、連續(xù)性、沖擊趨勢等信息外，還應(yīng)當注意時域波形圖中的沖擊幅值呈規(guī)律性變化。對持續(xù)發(fā)展的報警機車踏面進行目檢、超聲波探傷檢查后才能進行鏇輪、換輪處理。因此，在日常分析中要對有踏面報警的機車進行重點跟蹤，同時針對踏面報警的不同類型進行針對性分析，準確掌握故障信號特征。

2.1.1 踏面剝離、擦傷故障的信號特征

波形特征：類似等腰三角形形狀；沖擊值特征：一般情況下，其沖擊SV值與轉(zhuǎn)速成反比；趨勢特征：在故障初期，沖擊值大，波形陡峭，發(fā)展后會出現(xiàn)沖擊值變小，波形變胖的現(xiàn)象。

2.1.2 踏面內(nèi)部缺陷故障的信號特征

波形特征：故障沖擊類似直角三角形形狀，每個沖擊波的前沿幾乎是垂直的；低速、高速故障沖擊特征同樣明顯；沖擊值特征：一般情況下，其沖擊SV值與轉(zhuǎn)速成正比。

2.1.3 踏面不圓度故障的信號特征

波形特征：故障沖擊波在一圈中占較大的比例；沖擊值特征：一般情況下，其沖擊SV值與轉(zhuǎn)速成正比。

在實際應(yīng)用中，案例如下：DF11-147機車65位自2009年11月6日出現(xiàn)第一次踏面1級報警，次數(shù)為2次，在目檢正常且輪緣不到限的情況下進行重點跟蹤。后報警持續(xù)出現(xiàn)，至2010年1月14日發(fā)展為2級報警，經(jīng)數(shù)據(jù)分析和判斷，進行鏇輪處理后報警消除（數(shù)據(jù)波形及故障圖片如圖1）。

圖1 案例1的數(shù)據(jù)波形及故障圖片

2.2 軸箱軸承報警

軸箱軸承是機車走行部的重要零部件，它的運用狀態(tài)關(guān)系到機車運用安全。一旦軸箱軸承燒損，將對列車運行構(gòu)成嚴重威脅，輕則造成機破，重則脫軌、顛覆，后果相當嚴重。且軸箱軸承具有不可見性，不能像機車輪對一樣及時了解其運用狀態(tài)。因此對軸箱軸承的報警必須及時處理，把故障消滅在萌芽中。

圖2 案例2的 數(shù)據(jù)波形及故障圖片

案例如下：DF11-124機車64位僅在2010年9月18日出現(xiàn)1次軸承1級振動報警，在9月23日22時19分10秒至9月24日00時10分22秒，6軸4位的溫度由330C突升至970C，最高達到1090C。對此報警，采取落輪更換機車電機，電機解體后發(fā)現(xiàn)由于小軸承保持架掉塊，進入軸承滾道，造成滾珠碾傷，有效地避免了一起可能發(fā)生的走行部事故（數(shù)據(jù)波形及故障圖片如圖2）。

3 JK00430型機車走行部車載監(jiān)測裝置使用探討

結(jié)合監(jiān)測裝置實際應(yīng)用情況，筆者認為該裝置在硬件和軟件方面還有待進一步改進，便于操作使用，更好地發(fā)揮作用。

3.1 硬件方面

3.1.1 改進主機存儲方式

現(xiàn)行的溫度實時數(shù)據(jù)保存方式為：以一次主循環(huán)測得的溫度數(shù)據(jù)為一條記錄（一次主循環(huán)所用時間與具體車型有關(guān)，如DF11約為1.5 min，DF11G約為2.5 min），文件總共保存300條記錄（即保存了大約3 h到6 h的溫度實時記錄）。每保存完6條記錄(約10－20 min)對這6條記錄進行過濾篩選，選出每測點的最高溫度值存入溫度歷史記錄文件；存滿300條記錄后，按先進先出原則對溫度實時記錄文件進行處理。但在實際工作中，往往會出現(xiàn)精氣丟失現(xiàn)象，主要原因是：一是機車交路不斷延長，機車出庫后經(jīng)常幾天后才返段，造成數(shù)據(jù)存儲容量不夠。二是數(shù)據(jù)下載器、電子盤及其他方面原因，也會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。三是在下載完原始數(shù)據(jù)、備份數(shù)據(jù)后主機會自動將數(shù)據(jù)存儲區(qū)域清空。這樣如2次取不出數(shù)據(jù)就會造成數(shù)據(jù)遺失的情況，給分析帶來一定困難。四是數(shù)據(jù)存儲與控制軟件共用一個電子盤，不是十分合理。筆者以為，數(shù)據(jù)存儲方式可參照LKJ主機的存儲方式，用一個芯片存儲主機的機車號、控制軟件等，用二套芯片同時存儲運行數(shù)據(jù)。同時，增大數(shù)據(jù)存儲量，按先進先出的方式，以車次或時間等方式形成數(shù)據(jù)文件，以保證機車數(shù)據(jù)的完整性。

3.1.2 改變傳感器安裝方式

JK00430裝置的傳感器有2種長度，分別為1.2 m和0.6 m。在廠修和中修作業(yè)中由于是起架安裝，拆除十分方便。在小輔修作業(yè)中，經(jīng)常會因電機、輪對、齒輪箱、軸箱軸承等原因進行落輪，或在傳感器不良需要更換時，有些軸位的傳感器拆除十分困難。以DF11機車為例，2、5軸的非齒端電機位傳感器由于閘瓦的影響，拆除空間僅十余厘米，在傳感器銹蝕固死時拆除十分困難。如果碰傷損傷，就會造成一根傳感器800多元的損失。筆者建議將傳感器長度為改15 cm，只帶傳感器頭和插座，這樣不僅在落輪及日常維修時可以方便更換，也可以節(jié)省成本。

3.1.3 改換取數(shù)據(jù)的USB接口

在日常檢測中，工作人員時常發(fā)現(xiàn)部分乘務(wù)員使用監(jiān)測裝置的標準USB接口給手機或一些電子設(shè)備充電。一方面，會造成主機少一部分原始數(shù)據(jù)或溫度實時數(shù)據(jù)，格式化電子盤后下一趟數(shù)據(jù)就會正常。另一方面，手機等設(shè)備可能存在病毒且在主機上接入一臺USB設(shè)備，會給主機的數(shù)據(jù)存儲以及主機安全使用方面帶來一定的危害，而這種情況在管理中很難禁止。筆者建議將主機前面板上的USB接口改為非標的USB接口，從源頭上杜絕這種情況的發(fā)生，保證主機的使用安全。

3.1.4 在面板上增加向上鍵

在實際應(yīng)用中，主機只有向下鍵，沒有向上鍵，在調(diào)整時間、敲擊試驗時不方便。如果某軸位跳過，需要按30多次才能循環(huán)一遍，極為不便。筆者建議在面板上增加向上鍵。

3.2 軟件方面

3.2.1 增加網(wǎng)絡(luò)版分析軟件

在實際應(yīng)用中，需要對原始數(shù)據(jù)進行備份時，只能采用人工復制、粘貼的方法，十分不便。有時還需要共享數(shù)據(jù)。筆者建議在數(shù)據(jù)傳輸時除傳輸本機外，還可以同時上傳至其他機器或服務(wù)器保存。這樣不僅加快數(shù)據(jù)傳輸，而且在其他機器上分析數(shù)據(jù)時可以直接查看，不需每次都導入數(shù)據(jù)，既提高了分析效率，又提高了數(shù)據(jù)的安全性。

3.2.2 增加傳感器不良提示功能

筆者建議軟件功能中增加傳感器不良提示功能，將設(shè)置初級診斷值＜100SV、初級診斷值=10000SV、溫度顯示異常、振動信息異常、瞬間故障達到一定次數(shù)等情況納入不良范疇。在導入分析數(shù)據(jù)分析后，發(fā)現(xiàn)以上情況時就可直接顯示傳感器不良，提示作業(yè)者更換，而不需再進行數(shù)據(jù)詳細分析進行判斷。

3.2.3 溫度實時數(shù)據(jù)和機車速度顯示相結(jié)合

機車在運行和停車時，采集點的溫度相差極大，現(xiàn)行的溫度實時數(shù)據(jù)分析只能顯示溫度，不能對機車的運行情況加以了解。筆者建議在上部顯示機車速度，下部顯示溫度實時數(shù)據(jù)，就可以結(jié)合機車運行情況更好地進行分析。

4 結(jié)束語

JK00430型機車走行部車載監(jiān)測裝置在保證機車走行部安全方面發(fā)揮了巨大的作用，如在監(jiān)測裝置軟件、硬件方面的細節(jié)等有了進一步改進，這將更加有利于監(jiān)測裝置的使用和作用發(fā)揮。