摘 要：在城市軌道交通中，走行部是車(chē)輛的關(guān)鍵部分，而走行部中經(jīng)常會(huì)由于各種因素出現(xiàn)機(jī)械故障，這就需要設(shè)計(jì)一套針對(duì)走行部故障的檢測(cè)診斷技術(shù)，在本文中將以共振技術(shù)為核心，實(shí)現(xiàn)城軌交通車(chē)輛走行部故障自動(dòng)診斷技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城軌交通車(chē)輛；走行部故障；自動(dòng)診斷技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.040

0 引言

當(dāng)前軌道交通已經(jīng)成為城市交通中的重要組成部分，因此對(duì)于城市軌道車(chē)輛走行部的機(jī)械故障診斷也需要進(jìn)一步的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)診斷的自動(dòng)化發(fā)展。

1 軌道交通的概念

軌道交通是陸地交通運(yùn)輸體系中重要的組成部分，至今已經(jīng)發(fā)展出許多不同的類型。比如過(guò)去的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)、日本鐵路運(yùn)輸中的新干線系統(tǒng)以及當(dāng)前我國(guó)正在開(kāi)發(fā)的城市軌道交通系統(tǒng)等。

城市軌道交通車(chē)輛主要由車(chē)身主體、車(chē)門(mén)、走行部、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、車(chē)輛通信系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)構(gòu)成。其中的軌道交通車(chē)輛的走行部、電氣系統(tǒng)以及動(dòng)力系統(tǒng)是整個(gè)軌道交通的技術(shù)關(guān)鍵，同時(shí)也是軌道交通安全運(yùn)行的重點(diǎn)。當(dāng)前，我國(guó)在城市軌道交通中已經(jīng)布置了大量的車(chē)輛監(jiān)控設(shè)備，在車(chē)輛運(yùn)行上起到了重要的作用，然而在車(chē)輛的一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)上還存在著一定問(wèn)題，對(duì)于車(chē)輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障自動(dòng)化診斷技術(shù)、車(chē)輛隱患檢測(cè)系統(tǒng)、應(yīng)急方案系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)時(shí)還需要進(jìn)一步研究[1]。

2 城軌交通車(chē)輛走行部故障分析

城市軌道車(chē)輛的走行部故障主要是軸承、車(chē)輪以及傳動(dòng)齒輪上出現(xiàn)的機(jī)械故障，在過(guò)去缺少自動(dòng)化診斷系統(tǒng)時(shí)，通常是通過(guò)人工對(duì)故障部分進(jìn)行檢測(cè)，這種檢測(cè)手段主要是靠檢修人員聽(tīng)音和觀察等方式完成的，因此需要投入大量的人力和物力來(lái)負(fù)責(zé)檢測(cè)城市軌道車(chē)輛的故障，但是通過(guò)這種檢修模式很難全面的進(jìn)行維修和預(yù)防，因此還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)車(chē)輛故障，對(duì)城市軌道車(chē)輛的正常運(yùn)行帶來(lái)威脅。此外，在由于城市軌道車(chē)輛的設(shè)計(jì)和材料質(zhì)量的問(wèn)題也會(huì)導(dǎo)致走行部出故障，而這些故障的出現(xiàn)很難及時(shí)的預(yù)測(cè)到，而對(duì)于故障零件又不能在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行全面的整修和零件更換，因此一旦出現(xiàn)的事故就會(huì)造成城市軌道車(chē)輛無(wú)法正常運(yùn)行。

比如在北京市的地鐵線路中，由于投入的新型車(chē)輛在齒輪箱的軸承上出現(xiàn)故障，導(dǎo)致地鐵單位在3年的時(shí)間內(nèi)，分批次的對(duì)這一車(chē)型的車(chē)輛進(jìn)行整修和更換齒輪，為此耗費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，這種檢修模式不僅造成了極大的資源浪費(fèi)，同時(shí)降低了地鐵車(chē)輛的出車(chē)能力，延長(zhǎng)了車(chē)輛的維修時(shí)間，同時(shí)也無(wú)法真正保障城市軌道車(chē)輛的安全運(yùn)行，依舊存在一定的隱患。這就說(shuō)明在城市軌道車(chē)輛中走行部存在的故障是當(dāng)前無(wú)法回避的問(wèn)題，因此需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行重新的改進(jìn)。目前的城市軌道車(chē)輛設(shè)計(jì)中雖然對(duì)一些問(wèn)題故障有著考慮，如線路中出現(xiàn)摩擦、應(yīng)力過(guò)于集中、不平順導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)過(guò)于大幅度振動(dòng)等。但是在車(chē)輛的實(shí)際制造過(guò)程中還是很難控制其中的質(zhì)量和技術(shù)工藝，此外由于車(chē)輛的開(kāi)啟和停止的次數(shù)過(guò)多也會(huì)對(duì)車(chē)輛的軸承等零件造成很大的損耗。

3 走行部故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用

車(chē)輛的正常運(yùn)行不能由于走行部出現(xiàn)的問(wèn)題而放棄，這就需要在城市軌道車(chē)輛中設(shè)計(jì)一套能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高精度的城軌車(chē)輛走行部故障自動(dòng)化診斷系統(tǒng)，在系統(tǒng)中需要具有車(chē)輛故障警報(bào)系統(tǒng)以及故障分析系統(tǒng)。在本文中將以北京地鐵的走行部自動(dòng)化故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)為例，分析該系統(tǒng)中技術(shù)構(gòu)成和工作模式等內(nèi)容。

（1）診斷技術(shù)應(yīng)用。在走行部自動(dòng)化工故障檢測(cè)診斷系統(tǒng)中，主要是通過(guò)共振技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道車(chē)輛軸承部分出現(xiàn)的故障進(jìn)行檢測(cè)的。共振是指在一定的作用力下，作用力的頻率與物體頻率達(dá)到相同。通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)共振是一項(xiàng)持久性的過(guò)程。從意義的角度來(lái)講，共振分為狹義的共振以及廣義上的共振，而廣義上的共振是指當(dāng)外部的作用力進(jìn)入到機(jī)械振動(dòng)中，使得振動(dòng)達(dá)到最高值，而當(dāng)其斷開(kāi)共振時(shí)，其振幅便會(huì)開(kāi)始衰減，這一過(guò)程被稱為廣義上的共振。在車(chē)輛中一些微小的機(jī)械沖擊也會(huì)產(chǎn)生一定的共振，因此通過(guò)共振解調(diào)技術(shù)能夠有效發(fā)現(xiàn)車(chē)輛中出現(xiàn)的機(jī)械故障，在機(jī)械故障中通常都會(huì)存在以下的規(guī)律：在城市軌道車(chē)輛中不管是哪種因素引起的機(jī)械故障，在故障出現(xiàn)的最初階段一定是在某個(gè)零件上出現(xiàn)短時(shí)間的、循環(huán)性的局部應(yīng)力過(guò)于集中的現(xiàn)象。這種應(yīng)力集中現(xiàn)象主要會(huì)造成零件材料的質(zhì)地出現(xiàn)疲勞，隨后會(huì)出現(xiàn)如裂紋、斷裂、侵蝕以及剝離等情況，而當(dāng)應(yīng)力過(guò)于集中的情況下，部分零件會(huì)出現(xiàn)破損進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的作用力以及振動(dòng)。所以在城市軌道車(chē)輛的故障中，各個(gè)階段都會(huì)出現(xiàn)不同的故障特征信號(hào)，可以通過(guò)共振解調(diào)技術(shù)及時(shí)的捕捉到。（2）故障檢測(cè)診斷的方法系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)中檢測(cè)到車(chē)輛出現(xiàn)故障時(shí)，需要對(duì)信息進(jìn)行分析，判斷其中的真?zhèn)危_定是否真的出現(xiàn)了故障，以及出現(xiàn)故障的零件位置、損壞程度以及故障的最小安全門(mén)限等。這就需要在故障診斷中運(yùn)用共振解調(diào)技術(shù)以及機(jī)械的幾何結(jié)構(gòu)學(xué)等專業(yè)知識(shí)建立故障模型，通過(guò)對(duì)其全面的分析和數(shù)據(jù)整理，進(jìn)而得出判斷。（3）實(shí)時(shí)診斷與維修指導(dǎo)的結(jié)合。在車(chē)輛中安裝的自動(dòng)化故障診斷檢測(cè)系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)的找到故障出現(xiàn)的位置，同時(shí)判斷出故障的沖擊數(shù)值，進(jìn)而顯示出故障的嚴(yán)重程度和危險(xiǎn)性并以此進(jìn)行分級(jí)預(yù)警，此外通過(guò)數(shù)學(xué)理論以及邏輯推理建立故障模型完成了車(chē)輛故障診斷技術(shù)中自動(dòng)化、系統(tǒng)化、主動(dòng)化的設(shè)計(jì)目標(biāo)，保證這一技術(shù)能夠在城軌交通車(chē)輛上隨時(shí)安裝隨時(shí)使用。同時(shí)能夠通過(guò)智能處理系統(tǒng)對(duì)故障進(jìn)行分析，系統(tǒng)將結(jié)合實(shí)際情況給出最有效的維修指導(dǎo)意見(jiàn)，提高車(chē)輛維修的效率。在系統(tǒng)中通過(guò)多角度、多因素、多參數(shù)的檢測(cè)診斷模式，能夠在大量的故障數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確的找到故障的出現(xiàn)點(diǎn)，保障了車(chē)輛檢修診斷的準(zhǔn)確程度。

4 結(jié)論

總而言之，城市軌道車(chē)輛走行部故障診斷系統(tǒng)首次將共振技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械零件的故障檢測(cè)技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)以共振技術(shù)為核心，建立自動(dòng)化城軌車(chē)輛在線檢測(cè)診斷系統(tǒng)，在這一診斷技術(shù)中能夠結(jié)合車(chē)輛的運(yùn)行方式，設(shè)計(jì)出分級(jí)診斷、實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)能夠結(jié)合故障問(wèn)題給出有效的維修指導(dǎo)，為城軌交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了基本保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]冒玲麗.城軌車(chē)輛維保系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[D].南京理工大學(xué)，2015.

作者簡(jiǎn)介：李永菲（1983-），男，江蘇人，本科，講師，研究方向：城軌運(yùn)營(yíng)管理。endprint