中車大連機車車輛有限公司 遼寧 大連 116000

1 前言

穩(wěn)定性是車輛系統(tǒng)動力學(xué)性能的重要評價指標(biāo)。車輛在正常的運行速度范圍內(nèi)時不能發(fā)生失穩(wěn)狀況。在失穩(wěn)時會增大列車的橫向位移，軌道和輪緣會碰撞，最終可能會使得轉(zhuǎn)向架和車體也進行相對的橫向振動。更有甚者會造成脫軌事故。我國在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架失穩(wěn)的在線監(jiān)測方面進行了長期的探索，取得了一定的成果。以構(gòu)架橫向加速度作為輸入?yún)?shù)，獲取蛇行失穩(wěn)狀態(tài)下對應(yīng)于振動主頻加速度峰值，最終判斷是否發(fā)生構(gòu)架失穩(wěn)。同時車體不穩(wěn)定也會造成乘客身體不舒適甚至?xí)炣?。另外，司機等工作人員長期暴露在不舒適的環(huán)境中，可能會危害身體健康并出現(xiàn)職業(yè)病。因此通過安裝構(gòu)架失穩(wěn)和車體平穩(wěn)性監(jiān)測系統(tǒng)，對起其進行實時檢測與從診斷，是保障安全的手段之一。

2 構(gòu)架失穩(wěn)和車體平穩(wěn)性監(jiān)測方案介紹

系統(tǒng)部件包括車載診斷主機、構(gòu)架穩(wěn)定性傳感器和車體舒適性傳感器。通過在構(gòu)架和車體上分別加裝構(gòu)架穩(wěn)定性傳感器和車體舒適性傳感器，對構(gòu)架的橫向、垂向振動和車體的橫向、垂向、縱向振動進行實時監(jiān)測，輸出構(gòu)架橫向失穩(wěn)預(yù)警及報警和車體運行平穩(wěn)性與舒適度等級，并通過車載診斷主機對全列車的構(gòu)架失穩(wěn)信息進行全列綜合診斷，輸出構(gòu)架失穩(wěn)診斷結(jié)果。

2.1 車載診斷主機 車載診斷主機集成在走行部在線監(jiān)測系統(tǒng)綜合診斷儀中。綜合診斷儀融合了構(gòu)架橫向失穩(wěn)預(yù)報警功能、車體運行平穩(wěn)性及舒適度功能、列車橫向失穩(wěn)綜合判斷功能等。

2.2 構(gòu)架穩(wěn)定性傳感器 構(gòu)架穩(wěn)定性傳感器安裝在每個構(gòu)架的端部。構(gòu)架穩(wěn)定性傳感器通過內(nèi)置的加速度感應(yīng)芯片，對被測位置的橫向、垂向加速度進行采集，并且輸出對應(yīng)的模擬電流信號。構(gòu)架失穩(wěn)監(jiān)測傳感器是能夠同時實現(xiàn)橫向、垂向振動的監(jiān)測、處理和傳輸?shù)氖芨胁考?/p>

2.3 車體舒適性傳感器 車體舒適性傳感器安裝在車體下方的兩端，車體舒適性傳感器通過內(nèi)置的加速度感應(yīng)芯片，對被測位置的X、Y、Z三個方向的加速度進行采集，并且分別輸出對應(yīng)的模擬電流信號。車輛舒適性監(jiān)測傳感器是能夠同時實現(xiàn)三方向(橫向、垂向、行車方向)振動的監(jiān)測、處理和傳輸?shù)氖芨胁考?/p>

3 評價指標(biāo)及故障建議

3.1 構(gòu)架失穩(wěn)數(shù)據(jù)評判規(guī)則 橫向穩(wěn)定性用于評定轉(zhuǎn)向架是否發(fā)生了不能迅速衰減的連續(xù)橫向振蕩，采用轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫向加速度進行評價，參照《GB/T5599-2019機車車輛動力學(xué)性能評定及試驗鑒定規(guī)范》，其評定標(biāo)準(zhǔn)要求:

(1)對軸箱上方構(gòu)架振動加速度進行實時連續(xù)采樣；

(2)橫向穩(wěn)定性在最高速度范圍評定，用0.5Hz～10Hz進行帶通濾波；

(3)加速度峰值連續(xù)6次以上達到或超過8m/s2，即可判定為橫向失穩(wěn)。

3.2 橫向失穩(wěn)控車建議及操作流程 當(dāng)顯示屏顯示失穩(wěn)報警時，具體步驟如下:

(1)當(dāng)出現(xiàn)失穩(wěn)報警后，列車施加制動；

(2)當(dāng)報警消除后，司機進行制動緩解；

(3)如確認(rèn)為線路原因引起的橫向加速度報警，駛出該區(qū)段后，按照列車正常速度行車，解除限速。如不是線路問題，最高運行速度限制在報警消除時的速度下限速運行。

3.3 車體平穩(wěn)性評判指標(biāo) 參照《GB/T5599-2019機車車輛動力學(xué)性能評定及試驗鑒定規(guī)范》，車體平穩(wěn)性可以用平穩(wěn)性指標(biāo)W評判。平穩(wěn)性指標(biāo)分為橫向平穩(wěn)性和垂向平穩(wěn)性。

平穩(wěn)性指標(biāo)分為橫向平穩(wěn)性和垂向平穩(wěn)性。平穩(wěn)性指標(biāo)通常在最高運營速度V范圍內(nèi)評定，標(biāo)準(zhǔn)測量時間為5s，每5s為一分析段，其評定方法包括以下方面:

(1)測量車體上5s的振動加速度，并計算頻譜圖；

(2)計算在頻譜fi時的平穩(wěn)性指標(biāo)分量，如公式(1)所示；

(3)計算平穩(wěn)性指標(biāo)

平穩(wěn)性指標(biāo)評價等級

對于客車而言，W≤2.50，平穩(wěn)性等級為1級，評定為優(yōu)；2.50＜W≤2.75，平穩(wěn)性等級為2級，評定為良好；2.75＜W≤3，平穩(wěn)性等級為3級，評定為合格。

3.4 平穩(wěn)性指標(biāo)異?？剀嚱ㄗh及操作 當(dāng)車平穩(wěn)性指標(biāo)出現(xiàn)異常，不進行車輛控制，待車輛回庫后，維修人員可以通過以下幾個方面對車輛或線路進行檢查:當(dāng)車體出現(xiàn)間接性平穩(wěn)性異常時，懷疑是鋼軌或軌道部件出現(xiàn)異常，因此可以對出現(xiàn)平穩(wěn)性異常的軌道線路進行檢查；當(dāng)車體出現(xiàn)連續(xù)平穩(wěn)性異常，建議維修人員可以檢查車輪踏面是否出現(xiàn)異常；當(dāng)車體出現(xiàn)平穩(wěn)性異常，可以檢查轉(zhuǎn)向架上的旋轉(zhuǎn)設(shè)備和列車一系懸掛和二系懸掛是否出現(xiàn)異常。

4 結(jié)束語

構(gòu)架失穩(wěn)和車體平穩(wěn)性監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對構(gòu)架失穩(wěn)和車體平穩(wěn)性的實時監(jiān)測，能夠輸出構(gòu)架橫向失穩(wěn)預(yù)警及報警和車體運行平穩(wěn)性與舒適度等級，有效保障了列車運行過程中的安全性和舒適性。