鐵路機(jī)車車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷研究

　　摘要：鐵路作為我國現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系中的重要組成部分，其安全運(yùn)行與否關(guān)系著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會發(fā)展。近幾年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長和人民生活水平不斷提高以及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有了進(jìn)一步加強(qiáng)，因此在高速鐵路、城際軌道等運(yùn)輸方式逐步得到普及應(yīng)用的情況下，對鐵路機(jī)車車輛運(yùn)行故障進(jìn)行監(jiān)測變得尤為必要且緊迫而有效。當(dāng)列車運(yùn)行出現(xiàn)問題時，會造成嚴(yán)重影響區(qū)域鐵路運(yùn)輸正常運(yùn)轉(zhuǎn)與運(yùn)營管理秩序等不利現(xiàn)象發(fā)生，對旅客的人身財(cái)產(chǎn)損失較大且出行不便利，因此鐵路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測是保證鐵路安全運(yùn)行的重要措施之一。

　　關(guān)鍵詞：鐵路機(jī)車;故障檢測;診斷研究

　　一、引言

　　鐵路是我國國民經(jīng)濟(jì)的樞紐，是國家經(jīng)濟(jì)增長和社會進(jìn)步重要基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人民生活條件提高以及交通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升等因素影響下，鐵路運(yùn)輸企業(yè)對其運(yùn)行管理提出了更高要求。然而由于當(dāng)前高速鐵路建設(shè)過程中存在諸多不安全現(xiàn)象、設(shè)備故障問題及維護(hù)檢修不當(dāng)問題，造成鐵路行車交通事故頻發(fā)且難以避免并因此給人們帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡事故屢見發(fā)生。另一方面也反映出，我國鐵路機(jī)車車輛的可靠性和安全性有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

　　二、故障診斷和安全監(jiān)測的技術(shù)基礎(chǔ)

　　故障檢測和安全監(jiān)測是鐵路運(yùn)行中的重要技術(shù)基礎(chǔ)，采用計(jì)算機(jī)自動識別系統(tǒng)。該設(shè)備可用于對列車進(jìn)行實(shí)時動態(tài)狀態(tài)分析，并在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)處理及顯示，同時還可以通過相關(guān)硬件軟件來完成安全參數(shù)設(shè)置和報警提示等功能。然后利用信號采集卡技術(shù)與通訊網(wǎng)絡(luò)通信相結(jié)合形成綜合故障監(jiān)測監(jiān)控管理系統(tǒng)，主要包括了鐵路行車工況、環(huán)境溫度檢測以及機(jī)車運(yùn)行狀況的信息收集[1]。

　　監(jiān)測技術(shù)是指通過檢測鐵路的設(shè)備狀態(tài)，對其運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并能實(shí)現(xiàn)動態(tài)控制，它在故障定位中發(fā)揮了重要作用。目前常用的監(jiān)測方法主要有：人工觀測法和自動測深儀兩種，人工觀察法包括直接測量與間接測量兩部分內(nèi)容，間接方式分為自上而下及橫向抽查兩類兩種形式：縱向檢查是指定期對設(shè)備進(jìn)行檢修工作量、維修作業(yè)情況以及運(yùn)行狀況等方面進(jìn)行檢測。

　　三、鐵路機(jī)車車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷現(xiàn)狀

　　隨著我國鐵路提速計(jì)劃的推進(jìn)，對機(jī)車車輛性能提出了越來越高的要求，因此在日常運(yùn)行維護(hù)過程中需要采取有效措施來進(jìn)行故障檢測。但是由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及故障類型劃分技術(shù)手段無法實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控，因此需要根據(jù)實(shí)際情況建立不同層次、不同時間段的設(shè)備在線分析方法與模型診斷系統(tǒng)，來滿足不同工況下機(jī)車車輛檢修需求要求。通過數(shù)據(jù)挖掘與建模，為維修人員提供合理化建議。

　　四、故障監(jiān)測和診斷技術(shù)的系列產(chǎn)品

　　(一)技術(shù)方面

　　目前，鐵路運(yùn)行的故障監(jiān)測和診斷技術(shù)主要有：基于計(jì)算機(jī)視覺、數(shù)字圖像處理與分析技術(shù)等，開發(fā)了多種先進(jìn)設(shè)備。(1)基于機(jī)器語言設(shè)計(jì)：利用機(jī)器語言來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，通過人機(jī)對話界面將所需檢測參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中并計(jì)算出對應(yīng)的程序存儲器完成實(shí)時交互操作;(2)采用圖形化編程方法實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)測和診斷系統(tǒng)功能模塊化、可視性強(qiáng)、直觀性高，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置功能配置及相應(yīng)的控制邏輯。

　　(二)系統(tǒng)控制方面

　　目前，鐵路運(yùn)行的故障監(jiān)測與診斷系統(tǒng)主要有基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊邏輯等理論構(gòu)建的綜合型設(shè)備在線檢測和預(yù)警功能。①基于神經(jīng)網(wǎng)路自處理算法建立了一個簡單易行且易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時性要求的預(yù)測模型，該方法能夠快速準(zhǔn)確地獲取所需參數(shù)信息并進(jìn)行預(yù)判，同時在對數(shù)據(jù)分析后可得到可靠結(jié)論;②利用粒子群優(yōu)化原理，設(shè)計(jì)出人工智能計(jì)算系統(tǒng)軟件包籌智能化平臺。

　　五、軌道交通運(yùn)載設(shè)備故障診斷和安全監(jiān)測的技術(shù)

　　(一)建立機(jī)車車載和地面系統(tǒng)

　　在對鐵路機(jī)車車輛進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的過程中，要充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立機(jī)車車載系統(tǒng)，并將其應(yīng)用到實(shí)際工作當(dāng)中[2]。在鐵路運(yùn)行中，地面上的設(shè)備故障率與車輛的行車速度、列車荷載和溫度等都有關(guān)。因此，建立機(jī)車車載系統(tǒng)是為了有效提高機(jī)車車輛維修效率。通過車載設(shè)備采集和處理故障信息，對地網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。根據(jù)不同情況采用分層采樣法、逐級抽樣分析法等方法獲取相關(guān)地測點(diǎn)參數(shù)及其他重要部位的分布范圍，同時在現(xiàn)場布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控軟件，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對機(jī)車車載系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時在線監(jiān)測，并及時向鐵路管理部門反饋信息。此外，在鐵路運(yùn)行管理中，地面系統(tǒng)是非常重要的一部分，它將影響機(jī)車車輛正常工作。為了實(shí)現(xiàn)對列車車載設(shè)備維修作業(yè)安全及檢修、養(yǎng)護(hù)以及機(jī)車維護(hù)等方面要求，因此需要建立基于行車狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)警分析相結(jié)合的綜合管理系統(tǒng)。

　　(二)建立的機(jī)車、客車轉(zhuǎn)向架的水平、垂直振動沖擊監(jiān)測系統(tǒng)

　　建立的機(jī)車、客車轉(zhuǎn)向架水平振動監(jiān)測系統(tǒng)，主要是由傳感器和信號采集設(shè)備組成。它可以實(shí)時檢測車輛發(fā)動機(jī)或其他部件是否存在故障，并將其數(shù)據(jù)顯示在電腦上，通過計(jì)算機(jī)對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析得出結(jié)果，同時也可用于對零部件質(zhì)量以及參數(shù)變化等狀態(tài)信息的監(jiān)控與管理。鐵路機(jī)車車輛運(yùn)行時產(chǎn)生振動電流能量，當(dāng)汽車運(yùn)轉(zhuǎn)速度超過允許范圍或者出現(xiàn)超速現(xiàn)象時將會導(dǎo)致機(jī)車、客車系統(tǒng)發(fā)生異常情況而造成事故。

　　(三)建立故障診斷系統(tǒng)

　　建立故障診斷系統(tǒng)是指對鐵路的電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)現(xiàn)自動檢測，從而達(dá)到安全運(yùn)行目的。計(jì)算機(jī)技術(shù)在鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，它可以將大量信息存儲到網(wǎng)絡(luò)中。該技術(shù)能為工作人員提供可靠準(zhǔn)確的信號支持及分析手段，同時也能夠提高工作效率和可靠性(包括了數(shù)據(jù)處理、過程控制等)以及故障診斷能力(如：對異常情況進(jìn)行及時發(fā)現(xiàn)與排除等)，實(shí)現(xiàn)智能化管理，使鐵路設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測得以優(yōu)化升級。

　　五、總結(jié)

　　鐵路是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其運(yùn)行狀況直接影響到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。鐵路行車安全監(jiān)測系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)的檢測技術(shù)和方法對列車各運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、分析與診斷。在實(shí)際工作中由于受到環(huán)境因素影響較大且復(fù)雜多變，所以為了保證設(shè)備正常穩(wěn)定可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)人員操作正確性等要求，必須要有較高可靠性以及及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障并解決問題，另外還要考慮到鐵路行車安全監(jiān)測系統(tǒng)本身存在著一些不足。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]劉乙寧鐵路機(jī)車車輛運(yùn)行故障監(jiān)測診斷技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2016 (13)：38-38.

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