萬子峰

摘 要：轉(zhuǎn)向架是地鐵車輛組成結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，關系到地鐵車輛的安全運行。隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，各種地鐵車輛轉(zhuǎn)向架的故障診斷技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，實現(xiàn)了在線智能地鐵轉(zhuǎn)向架的故障診斷。本文主要對常用的地鐵車輛轉(zhuǎn)向架故障診斷技術(shù)小波包包絡分析技術(shù)和智能識別方法進行分析，并故障問題及解決進行討論。

關鍵詞：地鐵車輛；轉(zhuǎn)向架；故障診斷

前言

在地鐵車輛結(jié)構(gòu)組成中，轉(zhuǎn)向架具有非常重要的作用。其主要由構(gòu)架、制動盤、空簧裝置、減振器、上枕梁以及抗側(cè)滾扭桿裝置等組成。主要作用：首先，轉(zhuǎn)向架可實現(xiàn)對車輛載重以及長度和容積的增加；其次，在轉(zhuǎn)向架自由回轉(zhuǎn)作用下，可增加地鐵車輛靈活性；再次，轉(zhuǎn)向架是提升地鐵車輛動力性能與穩(wěn)定性的有效措施，達到支撐作用。

一、地鐵車輛轉(zhuǎn)向架故障診斷技術(shù)

（一）小波包包絡分析技術(shù)

在地鐵車輛轉(zhuǎn)向架的故障診斷技術(shù)中，對故障對象特征的提取是故障診斷的關鍵。這些特征必須具有代表性和典型性，能夠表示故障設備的具體狀態(tài)。而小波包包絡分析技術(shù)作為傅里葉分析思想的延續(xù)，能夠?qū)Ψ蔷€性領域提供較大的幫助。這種分析技術(shù)最大的特點就是具有良好的時頻局部化特征，能夠有效地消除信號當中的噪聲并提取已經(jīng)較為微弱的信號。在地鐵車輛轉(zhuǎn)向架故障檢修診斷過程中，需要關注地鐵車輛轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)故障而導致的小正常信號，小波變換能夠有效地將時域信號展開，疊加小波函數(shù)足的線性內(nèi)容，從而達到診斷地鐵車輛車專向契故障原因的目的。

（二）智能故障識別方法

傳統(tǒng)的地鐵車輛轉(zhuǎn)向架故障識別技術(shù)還包括人們觀察頻譜圖當中的故障譜縫來判斷地鐵車輛是否出現(xiàn)了相應的故障。近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人工神經(jīng)網(wǎng)路和非線性混沌與分形理論的出現(xiàn)使得智能故障識別方法被運用在了地鐵車輛轉(zhuǎn)向架的故障識別當中。這種故障診斷方法小但能夠達到無人的智能化診斷，并且在小斷的診斷識別當中還能自我學習、自我適應。但這種故障識別技術(shù)需要大量的故障樣本打底，并且事前需要用人工對網(wǎng)絡進行訓練，加上這種智能故障識別方法需求的環(huán)境較高，診斷率相對小夠精準，在工程當中也應用較少。

這種智能故障識別方法首先要對頻譜有一個充分的認知，要了解和分析頻譜當中的譜峰。從一般意義上來說，譜峰就是頻譜當中峰值的最大值。假如某個地鐵車輛的轉(zhuǎn)向架故障頻率在90Hz左右，那么計算機能搜索到的最大值就是故障的特征峰頻，為了避免出現(xiàn)診斷失誤，在進行計算機的搜索工作時，要確定譜峰大于頻帶當中其他的數(shù)值。在完成了對譜峰的信息收集之后需要對故障特征頻率來搜索頻帶設定。設定的搜索頻帶小能太寬，如果出現(xiàn)兩種或兩種以上的故障原因，而最大值只取一個，勢必會漏掉一個譜峰。這個漏掉的譜峰可能會在接下來的搜索當中成為第二個最大值，如果兩個譜峰的值相比要小于設定的臨界值，那么計算機就小能識別任何一個譜峰，因此設定的搜索頻帶寬度一定要符合檢索要求，這樣才能滿足對地鐵車輛轉(zhuǎn)向架的故障診斷要求。

二、轉(zhuǎn)向架常見故障及處理措施

因為轉(zhuǎn)向架的組成部分較多，故障現(xiàn)象也是多種多樣，常見的故障有以下幾類：構(gòu)架的剛性損傷，多表現(xiàn)為金屬疲勞產(chǎn)生的裂紋；減震器的滲油；齒輪箱的滲油；空氣彈簧漏氣等等。

（一）構(gòu)架軸箱轉(zhuǎn)臂安裝座與側(cè)梁焊縫裂紋。

構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的關鍵部件，它作為整個轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)基礎，在各焊縫處易造成應力集中現(xiàn)象，從而引起疲勞斷裂、脆性斷裂等嚴重隱患，進而削弱構(gòu)架的承載能力及抗腐蝕能力，對列車運營安全構(gòu)成嚴重威脅。按照轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的設計技術(shù)要求，使用壽命及免維護周期應不低于30年，即使在最惡劣的使用工況下，其應力要求均不得超過許用應力和疲勞強度要求，不能出現(xiàn)裂紋。按照地鐵車輛的維修探傷統(tǒng)計，在轉(zhuǎn)向架軸向轉(zhuǎn)臂安裝座與側(cè)梁焊縫處易產(chǎn)生裂紋。這是因為該部位主要承受來自車體的垂向載荷力和列車運行中的縱向牽引制動力。參考同類構(gòu)架的ANSYS有限元受力分析結(jié)果，出現(xiàn)裂紋的部位應力為35MPa左右，屬低應力區(qū)域，可排除應力疲勞裂紋的可能。此部對接熔焊的鋼板厚度為14MM，焊接時按照DIN6700焊接體系要求進行，分4層焊接而成，焊接工藝要求為焊接每層前需對母材進行預熱處理，預熱后用點溫計檢測溫度，每層焊接后需將焊渣及氧化皮去除。采用磁粉或滲透法探傷，確保層間焊縫無缺陷后將探傷物清除方可焊接下一層。這種焊接方法對焊接工藝及作業(yè)人員要求較高，此裂紋的出現(xiàn)極有可能是焊接過程中人為因素造成的。

對焊縫開裂處進行打磨處理，可發(fā)現(xiàn)裂紋逐漸延伸至焊縫底部，肉眼可觀察到較為明顯的開裂痕跡，可判定裂紋產(chǎn)生的原因為多層焊縫之間熔合不良所致，屬焊接缺陷。焊接表面未清潔干凈、焊接坡口形狀不合理、焊接電流變化以及操作人員技術(shù)水平等因素均會對焊接質(zhì)量造成影響，導致多層焊接層間熔合不良，引起裂紋的產(chǎn)生。遇到此類故障，可對裂紋處采用打磨至焊縫根部后重新補焊的方式進行修復，使用Ar和CO 2混合氣體，按照80% Ar+20% CO 2 配比，分4層補焊，每層補焊完成后進行磁粉探傷檢查，直至完成補焊修復。

（二）齒輪箱注油口或排油口滲油。

投入運營的車輛，有些齒輪箱的注油口或排油口會出現(xiàn)滲油現(xiàn)象。初步分析，發(fā)生此類問題的原因有三：1.緊固扭矩不正確，造成注油塞或排油塞松動；2.銅密封圈安裝不到位，比如有些偏心或者沒壓平。3.其他原因，比如鑄造缺陷等。結(jié)合現(xiàn)場的普查結(jié)果，分析得出絕大部分注油口和排油口滲油現(xiàn)象都是由于銅密封圈未安裝到位所致。

這種現(xiàn)象的處理思路是：如滲油不嚴重，可觀察運用，若油位沒有明顯變化，等到下一個換油修程來處理；如滲油嚴重，油位不足時需加油，并采用正確的安裝方法重新更換新的銅密封圈，安裝好注油塞或者排油塞，確保其密封性。

（三）空氣彈簧漏氣。

空氣彈簧漏氣現(xiàn)象主要發(fā)生在氣溫較為寒冷的冬天?？諝鈴椈陕獾牟课恢饕袃蓚€：1.空氣彈簧上部調(diào)整墊片與車體枕梁粘合的部位；2.空氣彈簧自身的橡膠囊與上蓋板之間。

結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗，初步分析為以下原因：1.外因：車輛運營時間久已經(jīng)達到或者接近空氣彈簧架修維護周期；氣溫低容易導致空氣彈簧橡膠氣囊發(fā)生變形，從而降低空氣彈簧與車體或自身的密封性；2.內(nèi)因：由于空氣彈簧調(diào)整墊片與枕梁之間密封性不好，日積月累枕梁部位有水汽進去發(fā)生氧化銹蝕，進一步降低了調(diào)整墊片與枕梁之間的密封性，如此循環(huán)?？諝鈴椈陕獾奶幚矸椒ㄈ缦拢?.如果是調(diào)整墊片與枕梁之間漏氣，則按照相關工藝對空氣彈簧重新進行打膠安裝處理。遇到枕梁有銹蝕的情況，需先打磨平枕梁；2.如果是空氣彈簧自身漏氣，需更換新的空簧。

三、結(jié)語

轉(zhuǎn)向架是地鐵車輛非常重要的組成部分，與地鐵車輛的安全性以及穩(wěn)定性有著緊密的聯(lián)系。同時，轉(zhuǎn)向架的故障種類多樣，成因復雜。為了確保地鐵車輛的正常運行，車輛檢修人員需要認真分析總結(jié)，全面提高專業(yè)技能水平，為車輛的運行提供可靠的保障，從而為乘客帶來舒適與安全。

參考文獻

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（作者單位：深圳市地鐵集團有限公司運營總部）