走行部故障监测系统浅析..docVIP

当前，唐智公司的走行部故障监测系统（下文简称ATDR，Advanced Truck Defect Diagnosis and Record System）正在全路推广使用，为研判该产品对现场可能产生的影响与意义，有必要了解其中的技术原理。与传统的走行部检测技术手段（如探伤、外观检查、温度报警、应变片动应力监测等）相比，ATDR实现了运行中走行部故障的实时监测，在检测频度、检查成本、实施难易、检测场所限制、合理预警等方面，更适应中国轨道运输行业提速的发展趋势，该技术的实现主要依赖三个方面，以及一整套技术、装置和方法： 1）系统必须能够在机车动态运行的条件下，持续采集可用于故障诊断分析的信号，并将其转化为电信号：ATDR利用物体在外力作用下产生振动、当外力作用频率等于物体固有频率时引发共振、当外力作用频率不等于物体固有频率时引发“广义共振”、故障部件的振动频率具有特殊性（如质量不平衡表现为一倍频较大、不对中表现为二倍频较大等）的原理，部署复合传感器持续、稳定地捕捉机车走行部振动信号，构成诊断的数据基础。 2）系统必须将采集的电信号转化为可供分析的信息（即“共振解调”），主要包括三个步骤：提取（去掉电磁、正常的机械振动等干扰信息，保留故障冲击）、放大（冲击脉冲高频能量的释放）、展现（涉及两个通信学概念，包络解调：产生的输出信号与已调信号包络成正比的幅度解调。主要用来对滚动轴承进行精密诊断，该方法通过对轴承的振动信号进行滤波、包络检波等处理，然后进行解调，分离调幅和载波的信息，根据频谱中的轴承故障特征频率来判断轴承是否故障及其故障部位；FFT：离散傅里叶变换快速算法，将信号从时域转换到频域，提高检测分辨率）。 3）计算机通过专家诊断系统的推理运算，得出可供现场人员参考的诊断意见：在ATDR中，实现该功能主要采用了模糊数学、数值分析和多参量相关加权决策等方法，以分部件、分等级、实时报警的方式呈现。 该系统带来的好处： ATDR综合采用了温度、振动等基础物理信息，为用户进行检修决策提供了重要参考依据（定性、定位、定量），尤其有利于发现早期故障、分析故障发展趋势（地面分析与历史信息库），提升了安全底线（在线预警、人工复核）。 该系统应用过程中需要克服的困难： 1）构建ATDR的核心技术体系与传统工业产品相比更趋复杂，不仅由于它采用封闭式结构、不公开技术细节，更因为其故障诊断与决策的逻辑隐藏于不可见、难以逆向解析的软件之中，缺乏可供外部进一步商榷、探讨的共同基础：如“模糊数学”是如何应用于诊断过程的、怎么“加权”的（参数之间采用乘法、加法还是幂次方、是否存在权重系数、权重值是否合理等），一旦对诊断结论产生针对性的技术分歧（如另一检测设备对ATDR诊断后的同一部件给出完全相反的处理意见），就容易陷入“手表定律”困境。 另一方面，如果现场技术作业者完全撇开理论认识，不了解这些数据的来龙去脉，那么即使拿着诊断报告，也可能像一个读不懂病历的药房先生，难以准确裁定设备的状态（维持运行或更换部件）；而塑造一个达标的作业者必须同时满足多项条件（专业、岗位、从业时间、培训时间、知识接受能力）。 2）检修作业方式的转变：传统检修方式认为，检测设备应该提供足够直观、确定的结果，比如：铸件内部气孔的大小、绝缘装置的阻值、待接触面之间的间隙等。一旦检测结果不满足门限值，即采取更换措施；在“拿不准”、“活故障”时，为确保可靠性，也采取更换。ATDR采用的是多参数监测、数值判断，现场作业者还需要结合机型、部件结构、经验（故障发展趋势）等因素做出综合判断，产品与使用市场之间必须经过一段时间的磨合才能达到最佳状态。 ???此外，从ATDR的推广来看，铁路技术装备的发展已不再局限于提供“确定性决策系统”（如传统的阻值检测：超过门限值即更换部件），而是侧重于以高质量数据、综合权衡算法为基础，补充、拓展人类的认知、判断能力，技术装备进一步侧重于“辅助决策”而非“替代决策”，作业方式更趋向于“人机联控”而非“完全机控”。 ? 参考文献 [1]淡红升，共振解调故障诊断技术在机车上的应用，铁道机车车辆，2010，30（6） [2]唐德尧，广义共振、共振解调故障诊断与安全工程——城轨交通篇，中国铁道出版社，2013年10月 传感器能不能粘贴在走行部上？这种工艺是否影响其作用发挥？（不可以，深度对接收有影响） 因此，现场作业者在故障判断、做出检修或运行决策时，务必“不唯上、不唯空、只唯实”；对设备“依靠而不依赖”；在划分管理责任时，既要克服畏难心理（各级之间相互推诿、权责不清、没有主动承担），又不能“事事往最坏处打算”（防卫过度）。 ATDR与现场不适应的案例：HXD1C机车“一级报警”，维持运用至外地，触发二级报警，机车无法回段更换驱动；HXD3C机车报警，乘务员不敢开车，