羅婷

摘要：軌道交通是交通系統(tǒng)中傳統(tǒng)而重要的陸路交通方式，其發(fā)展演變?yōu)槎喾N類型。軌道交通因其明顯的比較優(yōu)勢，在許多國家的交通運輸體系中發(fā)揮著重要甚至不可替代的作用。無論是客運還是貨運，與公路運輸相比，鐵路運輸具有運輸量大、成本低、安全性高等優(yōu)點。與航空運輸相比，它具有更高的便利性和環(huán)保性。與水運相比，其優(yōu)勢主要體現在運輸速度等方面。隨著中國城市化和城市化的深入，大量人口迅速聚集。軌道交通具有運量大、速度快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，已成為解決城市及城際公共交通的主要方式之一。軌道交通逐漸成為人們日常出行不可或缺的交通工具。

關鍵詞：軌道車輛;檢測;故障診斷;研究進展

隨著軌道交通的蓬勃發(fā)展，軌道車輛的運行速度、運輸效率和智能化水平不斷提高。然而，作為這些技術發(fā)展的必要前提，軌道交通可靠性保障理論是軌道交通的重中之重。軌道車輛一般由車體、車門、動力及傳動系統(tǒng)、走行部、制動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、車載信號系統(tǒng)等輔助功能組成。軌道車輛運行工況復雜多變、噪聲干擾大、故障模式不可預測等特點一直是其故障診斷面臨的突出挑戰(zhàn)。

一、概述

早在二十世紀中葉，引入現代科學技術方法的軌道車輛的故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測研究就先后在美國、英國和日本等國家發(fā)展起來，并迅速在世界范圍內得到廣泛的關注與重視，時至今日許多國家和地區(qū)都出現了相應的組織和機構從事該領域的科學研究工作。進入21世紀以來，隨著軌道交通在國民經濟中地位的凸顯，軌道車輛故障診斷的相關研究在國內越來越廣泛地開展，高等院校、研究所以及企業(yè)相繼投入大量精力進行關鍵技術攻關與診斷裝備研發(fā)，并且已經取得諸多成果。傳統(tǒng)的交通類院校在該領域持續(xù)進行著大量的研究與探索，并且組建了國家重點實驗室，例如北京交通大學的軌道交通控制與安全國家重點實驗室和西南交通大學的牽引動力國家重點實驗室。此外，其他高校在該領域也有所建樹。例如，南京理工大學以南京康尼機電股份有限公司研發(fā)的軌道車輛門系統(tǒng)為課題背景，長期致力于軌道交通自動門遠程智能監(jiān)控、診斷與維護方面的研究。中南大學針對列車空氣動力學及外形結構設計與列車撞擊動力學及安全車體設計組建了軌道交通安全教育部重點實驗室。在科研事業(yè)單位中，以中國鐵道科學研究院為代表的研究院所不僅專注于診斷理論方面的創(chuàng)新，而且兼顧工程應用的迫切需求，研發(fā)出了“JSC-206機車車輛軸承診斷儀”、“JL-501機車軸承動態(tài)診斷系統(tǒng)”以及“JL-601機車走行部檢測系統(tǒng)”等滿足實際需求的機車故障診斷裝置和系統(tǒng)。在企業(yè)方面，具有代表性的是湖南株洲電力機車有限公司，該公司研制了多種與高速列車行車相關的安全裝備，如機車車載微機控制系統(tǒng)，能夠對機車的運行狀態(tài)進行實時的監(jiān)測，并能夠準確地顯示控制裝置的故障狀態(tài)和故障位置的基本信息。

二、軌道車輛子系統(tǒng)的故障診斷

在軌道車輛的故障中，最關鍵的就是能保持設備的正常運轉，減少軌道車輛的安全威脅。這一個階段以來，我國對軌道車輛的診斷中，都將牽引電動機以及自動門方面的安全性作為重點研究的方向，但是卻沒有研究人員對車輛的多個部件進行同時兼顧的診斷系統(tǒng).以下我們將對軌道車輛自身的走行部、齒輪箱、電氣設備、牽引電動機以及自動門等多個方面的子系統(tǒng)進行討論分析：

1.關于走行部的故障分析診斷。在我國目前的研究中，軌道車輛走行部大都為轉向架式走行部，一般情況下就是將此類型的走行部稱之為轉向架，在不同的文件介紹中，轉向架的名稱并不是都一樣，但在故障診斷中，診斷方式幾乎相差無幾。（1）軸承。目前而言，最常用的滾動軸承檢測方式就是包絡檢波頻譜分析的方式，在業(yè)內也被稱作共振解調技術。這種檢測方式的目標是將在強振動中由于各個零部件導致的細小的沖擊進行檢測，這種方式具有很高的靈敏性，能夠將機器在運動時各裝置部件的故障，其靈敏度可以非常精準的檢測裝置中承載部件的故障。（2）輪對和輪軸。所謂輪對，是軌道車輛在行走時的一個重要組成部分，其特點在于直接與軌道接觸，能夠始終承受巨大的摩擦力以及車體自身的重量，在輪對中，車輪的接觸面和軌道的損耗程度成為了研究重點。在德國鐵路公司的法蘭克福機務段中，2000年時，使用了車輪診斷裝置，學者松尾修針對該裝置進行了詳細的介紹，裝置的診斷模塊共有五個主要部分，測定裂紋的方式采用的超聲波技術，利用激光光束遮斷的方法測定軌道車輛車輪的直徑。（3）行走部整體。另外，越來越多的研究已經轉向了以架式走行部整體的研究。例如，西南交通大學研究人員在自身的研究課題上面向列車的走行部提出了多項檢測方式，其中向走行部提取了一些故障特征的參數，根據實驗得到的數據對各個故障的特征參數進行適當的篩選，并優(yōu)化檢測規(guī)則，最后經過局部的波分解法來分析系統(tǒng)中的故障，判別和定位局部走行部的正常與否。

2.齒輪箱。在軌道車輛系統(tǒng)中用來做動力連接的重要部位就是齒輪，齒輪箱也是軌道車輛傳動系統(tǒng)中的主體結構，位于車輛齒輪之間的輪軸上將電動機生產的動力傳至車輛的輪對上。在軌道車輛的整體結構中，齒輪箱所處的工作環(huán)境很惡劣，最容易發(fā)生齒輪面的剝落，齒輪之間擦傷和腐蝕等重大故障。在齒輪箱的故障檢測中，我們通常以軸承的為重點。在過去的研究中，軌道車輛的齒輪箱故障可以利用小波分解等方式進行付賬的檢測。

3.牽引電動機。就是將其他形式的能量利用某種方式轉變成軌道車輛在運行中所需的機械能量的核心，牽引電動機的運行環(huán)境也相對惡劣，經常處于沙塵暴或者雨雪自然條件下，運行過程中極易發(fā)生軸承故障和線圈故障等。我國高技術研究發(fā)展計劃項目中，關于軌道交通安全的研究一直是備受關注，劉海波對于牽引電動機軸承的集中故障作為詳細的分析，設計并開發(fā)了軌道車輛中電動機的軸承診斷故障。

4.電氣設備。與牽引電動機的結構模式相關的電氣設備就是供電弓網和逆變器等常見設備。電氣設備的重要之處就在于能夠保障車輛整體的電能分配和供給，尤其是在只有電能作為動力的電力機車中更是如此，故障診斷的方式方法也就值得學者專家進行討論。我國交通大學學者在對地鐵行進車輛的牽引供電的關鍵結構診斷研究中明確指出，電動機故障是最容易產生的故障之一，在考慮到整體的行車安全中，提出了重要的理論系統(tǒng)。

5.自動門系統(tǒng)。在眾多子系統(tǒng)中，和以上重要部分同等重要的還有電動門系統(tǒng)，自動門的故障發(fā)生次數相當于軌道車輛整體故障總數的30%。我國南京康尼機電股份有限公司作為我國軌道車輛的電動門研發(fā)和制造基地，對于自動門的系統(tǒng)有著自身的研究成果，孫宇教授也參與其中，最終利用智能診斷方法提出了結合故障樹和產品樹的混合結構樹。

6.多對象故障。以上針對軌道車輛的故障診斷都是針對一些關鍵部位，非常精確，除了這些故障外，還有一些工作著重于研究診斷體系，為多對象故障診斷做準備。

總之，值得討論的問題是我國目前為止的軌道交通工具需要盡快加強自身的精度，深化軌道交通建設的內涵，在故障診斷中要加快理論到實踐的轉化，以期提高我國軌道車輛交通的安全性。

參考文獻

[1]高志謙，淺談軌道車輛故障診斷研究進展.2020.

[2]黃定堯.軌道車輛門遠程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)軟件設計.2019.