走行部故障监测系统浅析

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资源描述

当前,唐智公司的走行部故障监测系统(下文简称ATDR,AdvancedTruckDefectDiagnosisandRecordSystem)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月是否继续运行监测数据:频谱、温度人工判断:部件是否存在异音、异状、异味不可控、不可知因素:灾害、外力、检测设备故障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,造成不必要的机故。

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