薄璞安

關鍵詞：機車;JK00430裝置;走行部監(jiān)測裝置;報警;軸承;軸溫;齒輪

一、緒論

JK00430型機車走行部振動監(jiān)測裝置是安裝在機車走行部上，能夠在機車運行過程中自動監(jiān)測各個部位的溫度及沖擊變化，并將該位置溫度顯示出來，當溫度或沖擊達到設定報警值或超過設定上升值時，即能發(fā)出聲光報警的裝置。機車上原有的軸溫報警裝置只是通過監(jiān)測機車軸箱軸承、抱軸承、電機軸承的溫度來判斷機車走行部的質量狀態(tài)，具有局限性。而朔黃鐵路承擔著西煤東運的重任，運輸任務很重，任何走行部故障的發(fā)生都會嚴重影響線路的通暢，而該裝置有效地彌補了原有軸溫監(jiān)測裝置的缺陷。該監(jiān)測裝置在滿足原有軸溫報警功能的基礎上，增加了對機車走行部踏面、齒輪及軸承的沖擊振動信息的監(jiān)測。同時該監(jiān)測裝置還具有數據的存儲功能及分析功能，可以對機車相關部位的溫度及沖擊故障進行地面分析，從而使機車走行部各關鍵部位的狀態(tài)有效可控。該監(jiān)測裝置在朔黃鐵路于2007年開始安裝，到現(xiàn)在所有自管電力機車全部安裝此監(jiān)測裝置。經過十幾年的使用，該裝置為機車走行部安全提供了有力保證，取得了顯著的成效，為一線運輸生產提供了足可信賴的技術支持，但同時也出現(xiàn)了一些問題。

二、運用效果

通過幾年的運用該監(jiān)測裝置在保證機車走行部安全上發(fā)揮了較大作用，有效地保證了軸箱軸承、牽引電機軸承、抱軸承及輪對踏面的正常工作，做到了對監(jiān)測部位故障的預報。選取2020年前六個月發(fā)現(xiàn)并檢修的故障92起，具體情況見表1（全部是因為報警而造成修理的件數）：

走行部安全是列車運行安全的基礎，表1所列出的任何一件故障如果得不到有效解決都極有可能造成軸承固死或更為嚴重的問題，從而影響朔黃鐵路運行通暢，而由于該設備的良好工作狀態(tài)，有效避免此類故障的擴大。

從表1可以看出軸承二級報警故障出現(xiàn)頻率最高，報警分析及故障處理積累的經驗也最多，故障判斷準確率也最高?，F(xiàn)在以SS480185機車A41位軸承二級報警為例對JK00430裝置的軸承故障判斷的情況進行簡要說明。

SS480185機車從2020年6月28日開始出現(xiàn)A41位軸承二級報警，到2020年6月30日出現(xiàn)二級報警50次每趟，報警次數多且報警等級很高，對數據進行細致分析判斷，決定扣車處理。判斷依據為：

（1）根據故障波形判斷，屬于軸承外環(huán)故障中標準的梳狀波形。

（2）時域波形圖中初級診斷值已經到達上限10000SV。

（3）頻譜圖（圖1第二欄）為標準三階譜，且與診斷抽象譜圖（圖1第三欄）中外環(huán)故障診斷結果吻合。

基于以上三點，可以判斷，此軸承外環(huán)存在故障，且故障狀態(tài)明顯。

2020年7月2日對SS480185機車A41位軸箱軸承進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)外側編號為3—1287的軸箱軸承外環(huán)滾道出現(xiàn)大面積剝離，情況極其嚴重（見圖2）。而此類故障如果未安裝此監(jiān)測裝置，僅僅對機車軸溫進行監(jiān)測，必然難以發(fā)現(xiàn)，而故障的進一步惡化很可能具有突然性，最終導致軸承固死這一災難性后果。

該裝置安裝后，經過機輛分公司技術人員對裝置分析系統(tǒng)的掌握，現(xiàn)在對于出現(xiàn)頻率最高的軸箱軸承、踏面問題以及故障頻率較高的牽引電機軸承故障可以做到故障判斷準確率接近100%。

三、存在的問題及解決措施

該監(jiān)測裝置的運用雖然有效地避免了很多走行部故障的發(fā)生及擴大，但在使用過程中仍然發(fā)現(xiàn)了不少問題。主要有以下幾方面：

（一）齒輪故障判斷困難

根據該裝置的工作原理及其工作目的，大小齒輪嚙合也是其監(jiān)測范圍之一，但該監(jiān)測裝置對于朔黃鐵路機車運用過程中曾經出現(xiàn)的小齒輪崩角及崩齒，卻無報警信息，甚至無預警信息，說明此監(jiān)測裝置還存在很大的盲點。從2017年起共出現(xiàn)主動齒輪崩角及崩齒故障達7起，具體情況見表2：

圖3為2019年5月6日SS480054機車A3主動齒輪崩齒情況，一個整齒斷裂，該監(jiān)測裝置未見任何報警信息。原因分析：由于齒輪嚙合的原始波形是通過間接測量得到（通過每軸的2位進行監(jiān)測），而這原始波形中間夾雜了牽引電機軸承波形、軸箱軸承波形以及踏面波形，必須將齒輪嚙合波形從以上幾種波形中提取出來才能進行有效分析。而從幾種互相干擾的波形進行單一波形提取具有較大難度，并且從動齒輪與輪對具有相同頻率，更是很難區(qū)分開。

改進：在傳感器采集的波形中參照齒輪嚙合的特點，也就是存在固定嚙合譜的特點來篩選齒輪沖擊震動，從波形上將齒輪嚙合信號與其他信號區(qū)分開來，進而得出準確地判斷。具體來說，由于齒輪斷齒之后，齒輪重疊系數將小于1，齒輪在嚙合中必然會出現(xiàn)異乎尋常的沖擊，而且必將周期性出現(xiàn)，而且運行速度越高，沖擊幅值越大。而廠家原有的數據分析理念過于著眼于嚙合狀態(tài)的判斷，而嚙合狀態(tài)影響因素過多，難以判斷準確。廠家已經根據此意見對分析系統(tǒng)進行修改，效果值得期待。

（二）車載設備軟件系統(tǒng)存在缺陷

作為安全保障設備，當機車任何一個部位出現(xiàn)報警時，AB節(jié)兩個主機都應該進行的報警提示。但是此監(jiān)測裝置卻存在機車出現(xiàn)故障報警時非操縱節(jié)無故障提示及報警信息，造成報警信息不能及時被乘務員聽到，極易造成故障的擴大。

由于此隱患的出現(xiàn)造成2012年4月26日SS480153機車出現(xiàn)B22軸溫報警時，非操縱節(jié)有蜂鳴聲，操縱節(jié)卻沒有故障顯示及報警提示，導致司機沒有及時發(fā)現(xiàn)故障。

改進：針對此問題，對原有的故障報警方式進行改進，保證數據進行及時交互，出現(xiàn)故障后雙端報警。從2012年5月上旬開始對所有機車程序進行刷新，并在修程中進行測試。經過一段時間的運用，效果良好，有效彌補了這一漏洞。

（三）地面分析軟件功能有待于提升

地面分析軟件是機車數據管理、故障分析以及故障追蹤的重要工具。人性化、可操作性強的分析軟件可以大大提高工作效率，減輕數據分析人員工作強度。而現(xiàn)在使用的地面分析軟件存在較多不人性化的環(huán)節(jié)，許多依靠軟件可以完成篩選的環(huán)節(jié)卻需要人工去完成，具體問題及改進措施如下：

1.數據導入后彈出的報警信息不能編輯、復制

數據導入后彈出的報警信息不能編輯、復制，當需要錄入報警信息或留存時只能用手動輸入或打印為紙質文檔進行保存。

改進：將數據導入后不可編輯的彈出窗口更改為彈出EXCEL表格，以便于數據的留存跟蹤，減少數據分析人員工作環(huán)節(jié)。

2.不能自動核對數據更新

數據全面和更新及時是有效分析的前提，但是機車數據下載導入是否及時，有沒有漏轉的情況出現(xiàn)，現(xiàn)有的軟件需要手動查詢去完成。

改進：要求軟件設置查詢按鈕將更新情況自動導出一個表格，顯示最新的數據更新日期，從而保證數據及時更新，有效避免遺漏。

3.針對簡單錯誤沒有辨識能力

更換主機時經常會因為工作疏漏出現(xiàn)車號錯誤、車型錯誤以及時間錯誤等情況，往往會因為下一環(huán)節(jié)監(jiān)督不足、疏漏導致此錯誤長期存在。其中以車號錯誤危害最大，當兩臺機車為同一車號時，如果其中一臺出現(xiàn)故障需要處理，就有可能導致該處理的機車沒有處理，而不該處理的機車卻被進行了“故障”處理。

改進：針對此問題，要求廠家建立小型數據庫針對機車車號是否有重疊、機車型號是否正確和AB節(jié)時間是否一致進行篩查，對存在問題的可以第一時間處理，排除隱患。

4.傳感器故障判斷不能自動完成

傳感器是數據采集的第一環(huán)節(jié)，只有傳感器良好才能保證監(jiān)測裝置正常和有效工作。現(xiàn)有的軟件雖然有測溫故障按鈕可以查詢是否有傳感器或接線盒故障，但是只能逐臺車查詢，而且經常存在傳感器故障卻不能在此按鈕內體現(xiàn)的現(xiàn)象。

改進：因為傳感器故障篩查是以時域波形中的初級診斷值為主要指標進行審核的，當初級診斷值小于100SV，且出現(xiàn)多次就可以認為傳感器故障。因此，在數據導人時將初級診斷值小于100SV的機車號及測點位置等信息在導入列表中彈出，由分析人員以此為依據進行再判斷，就有效彌補了原有軟件的漏洞。

5.對溫升信息軟件關注不足

軸溫報警是比振動報警更為嚴重的報警信息，但是該監(jiān)測裝置的設置為只有溫升超過55℃的時候才進行軸溫報警。但是對于同一機車來講同位由于工作狀態(tài)接近，溫度基本接近，當某一軸位溫升遠高于其他軸的該位時就算沒有到達溫升55℃的溫升標準也極有可能存在故障。

改進：鑒于此問題的存在，在軟件中增加溫度參數篩選門檻，在數據導入時就將高于門檻值的軸位篩選出來，以便于進一步分析，而不用逐臺分析，在提高設備安全性的同時提高了工作效率，從而保證能及時查詢溫升異常的機車，第一時間排除隱患。

6.不能篩選無速度信號的機車

機車速度信號是準確進行振動報警的必要條件，當速度低于20km/h甚至沒有速度信號時，不進行振動檢測，因此也就不會有振動報警，而溫度信號只要合上蓄電池就可以監(jiān)測?，F(xiàn)在該軟件還不能進行速度信號缺失的檢查，只能通過逐臺車對比查看，這在日常工作量較大的情況下很難做到。

改進：將振動信號和溫度信號以及兩節(jié)機車的速度信號進行比對，如果出現(xiàn)一趟行車只有溫度信號沒有速度信號的情況或兩節(jié)速度信號偏差過大，可以直接在數據導入時反饋出來，這樣就可以使數據分析更加完善。

針對以上6項問題，在新版的網絡版軟件中已經得到改進，大大減少了人工作業(yè)的工作量，也杜絕了很多重復勞動，取得了很好的效果。

四、結語

自從朔黃鐵路加裝監(jiān)測裝置以來，有效地避免了機車走行部故障的擴大，杜絕危及行車安全的故障發(fā)生，為朔黃鐵路運量持續(xù)增加提供了保障。雖然這套監(jiān)測裝置仍然存在一定問題，齒輪報警及分析軟件存在一定缺陷，但是分析軟件在進行相關的研發(fā)和改進之后，此裝置可以更加高效、精準地完成對機車的監(jiān)測。