浅析机械故障诊断技术在动车检修工作中的应用

学术论文张璟鑫 2018-12-18 09:58:41
    前言
    近几年以来,机械化设备故障诊断技术越来越受到人们的重视,这是因为机械设备一旦出现故障后不能够被及时的检测和排除掉,就会直接影响到设备本身的寿命,并造成严重的安全事故。而随着高速铁路的快速发展,动车组运营数量不断增加,目前,我国已交付使用的动车组数量达2000多组,占世界高铁运营组的50%以上。动车组的诊断受到铁路总公司和各铁路局的高度重视,故障诊断技术可以实现动车组的故障预测、健康管理,并给出维修策略,使动车组诊断工作的效率更高。
    1 机械故障诊断技术的介绍
    故障诊断技术是近年来,随着机械设备的管理和维修发展起来的一种技术,其被广泛应用于航天、工业、铁路等诸多领域中。故障诊断技术按照诊断环境的不同,可以分为离线人工分析、诊断和在线计算机辅助监视诊断;按检测手段可分为振动、噪声、温度、声发射、压力、金相分析检测诊断法;按诊断方法原理分为频域诊断法、时域分析法、统计分析法、信息理论分析法、模式识别法;还有其他人工智能方法,如人工神经网络、专家系统等。这些方法既是相互独立的,又是相互交叉的,维修人员可以根据不同的故障类型选择合适的诊断方法,从而提高故障诊断率。
    国外故障诊断技术是从20世纪60年代以后开始发展的,国内也随之开展了针对于诊断技术的学习与研究,并在近年来广泛应用于铁路机车和高速动车组的日常维护和检修工作中。
    2 动车检修工作中机械故障诊断技术的实际应用
    在2020年,我国计划铁路网总路线长度为15万公里,包括覆盖80%以上大城市的3万公里高速铁路。在这种发展需求下,对动车检修提出了更高的要求。为提高动车故障诊断及处理能力和效率,维修人员必须将机械故障诊断技术充分、有效地应用到动车检修工作中去。
    2.1 动车故障检修内容
    动车组运行的稳定性和安全性,是对其工作性能的基本要求,也是保证乘车人员生命、财产安全的重要前提。而要想实现这一目标,就需要加强对动车组检修工作的重视,并利用机械故障诊断技术及时找出故障、排除隐患,避免安全事故的发生。在开展动车检修工作之前,首先应该明确该项工作的特点。动车故障检修,是结合动车当前运行状态,通过采集、分析各项信息及参数,来判断是否存在故障隐患或者故障问题,以故障诊断结果作为依据,采取针对性的应对措施,及时消除故障隐患,排除故障问题,使动车始终保持良好的工作性能。根据研究内容,可以将动车故障诊断分为现状诊断、运行检测以及未来检测三个方面。维修人员在实际应用机械故障诊断技术的时候,需要从这三个方面进行综合性的考虑,才能够做到动车检修的全面性和系统性,避免工作疏漏,及时发现动车故障,并排除故障,从而切实保障动车组的运行安全。
    2.2 动车故障诊断系统
    动车故障诊断系统是从机械故障诊断技术基础之上发展而来的,其主要是由车载故障诊断系统和地面故障诊断系统两部分组成,而在两者的配合之下,可以高效、便捷地开展动车检修工作。动车故障诊断系统功能多样、齐全,能够完成故障检测、故障识别、故障定位、故障显示等各项工作,再将采集所得的故障信息传输并加以利用后,还可以将其保存至指定位置,有助于技术人员对故障类型及诱因进行总结和分类。在实际应用过程中,借助传感器等监控和检测装置,采集整个系统以及所有部件的工作状态信息,并以此作为重要依据,判断动车组工作情况。所以,在利用动车故障诊断系统开展检修工作时,最主要的是保证各个传感器装置功能的有效发挥。
    2.3 动车组“神经内科”诊断
    动车组是智能化的列车,它有自己的“大脑”(中央控制单元)和贯穿動车组全身的“神经内科系统”。在动车组运行和检修过程中,列车控制网络分散在各节车厢,组成列车网络控制系统。这个“大脑”对整个列车各项功能的实现及发生的故障进行实时监测。动车组的“大脑”对其各个系统功能进行实时控制并诊断,并对动车组的高压牵引系统、辅助供电系统、空调系统以及塞拉门系统等进行全方位的检测。当这些系统中的某一系统出现故障之后,“大脑”就会将其故障记录下来;而对于那些会造成动车组运行故障的行为,“大脑”会直接输出控制指令,使动车组降速或停车;发生不影响安全的故障时,“大脑”提示司机或随车机械师进行重点关注。动车组回库后,由地面维修技术人员用计算机对“大脑”内存储的故障信息进行下载。技术人员使用专业软件对下载的数据进行分析,通过数据分析查找故障原因,指导地勤机械师对动车组进行有针对性的检修。
    在对数据进行下载的过程中,相关技术人员需要对中央控制单位进行专业操作,一般情况下,数据分析的主要内容有:查看车辆当前状况数据、查看历史数据、查看协议数据、查看环境数据、中央控制单元转换、动车组某项功能的测试以及中央控制系统的软件复位等。
    通过对数据下载分析,可以消除动车组“闪报”故障。所谓“闪报”故障,就是故障可能发生1秒或几秒后系统就自动恢复了,但是会在历史故障数据中留下故障记录,通常此类故障可能是误报警引起的,但也不排除是真实故障的可能。相关技术人员在进行数据的分析时,首先需要对故障的真假进行判定。造成故障假象的原因有很多,可能是由于检测线路故障、检测软件系统缺陷等问题引起的。因此,技术人员一定要练就一双“火眼金睛”,准确找出故障所在;其次,通过分析数据还可以对动车组的一些“隐性”故障进行超前防范。以京津城际铁路使用的CRH3C型动车组为例,该型动车组有一些预防性的故障代码。当列车的某一运行参数达到预设门限值时,“大脑”会进行预报警。但这类代码不在动车组运行中的司机室或监控室屏幕上显示,只有通过数据下载分析才能提前发现。此外,通过对数据的下载分析,技术人员能够准确地判断哪些故障是人为操作引起的,从而掌握司机和乘务人员的每一项具体操作,具体到何时、何地、某节车厢等,从而有效规范相关人员的操作流程。
    结束语
    综上所述,动车组作为现代铁路的标识之一,其科技含量较高,并且核心数据的下载分析也只是其中的一部分。在动车组运用检修过程中,需要技术人员不断地进行探索,从而为能够更好地实现动车组安全、平稳、舒适运行提供技术保障。
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