鐵路機車車輛運行故障監測診斷研究

　　摘要：鐵路作為我國現代交通運輸體系中的重要組成部分，其安全運行與否關系著國家經濟建設與社會發展。近幾年來，隨著國民經濟快速增長和人民生活水平不斷提高以及交通基礎設施建設有了進一步加強，因此在高速鐵路、城際軌道等運輸方式逐步得到普及應用的情況下，對鐵路機車車輛運行故障進行監測變得尤為必要且緊迫而有效。當列車運行出現問題時，會造成嚴重影響區域鐵路運輸正常運轉與運營管理秩序等不利現象發生，對旅客的人身財產損失較大且出行不便利，因此鐵路運行狀態監測是保證鐵路安全運行的重要措施之一。

　　關鍵詞：鐵路機車;故障檢測;診斷研究

　　一、引言

　　鐵路是我國國民經濟的樞紐，是國家經濟增長和社會進步重要基礎。隨著經濟發展，人民生活條件提高以及交通網絡技術提升等因素影響下，鐵路運輸企業對其運行管理提出了更高要求。然而由于當前高速鐵路建設過程中存在諸多不安全現象、設備故障問題及維護檢修不當問題，造成鐵路行車交通事故頻發且難以避免并因此給人們帶來巨大經濟損失與人員傷亡事故屢見發生。另一方面也反映出，我國鐵路機車車輛的可靠性和安全性有待進一步加強。

　　二、故障診斷和安全監測的技術基礎

　　故障檢測和安全監測是鐵路運行中的重要技術基礎，采用計算機自動識別系統。該設備可用于對列車進行實時動態狀態分析，并在計算機上實現對相關數據處理及顯示，同時還可以通過相關硬件軟件來完成安全參數設置和報警提示等功能。然后利用信號采集卡技術與通訊網絡通信相結合形成綜合故障監測監控管理系統，主要包括了鐵路行車工況、環境溫度檢測以及機車運行狀況的信息收集[1]。

　　監測技術是指通過檢測鐵路的設備狀態，對其運行狀況進行實時監控，并能實現動態控制，它在故障定位中發揮了重要作用。目前常用的監測方法主要有：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備進行檢修工作量、維修作業情況以及運行狀況等方面進行檢測。

　　三、鐵路機車車輛運行故障監測診斷現狀

　　隨著我國鐵路提速計劃的推進，對機車車輛性能提出了越來越高的要求，因此在日常運行維護過程中需要采取有效措施來進行故障檢測。但是由于缺乏統一標準規范及故障類型劃分技術手段無法實現有效監控，因此需要根據實際情況建立不同層次、不同時間段的設備在線分析方法與模型診斷系統，來滿足不同工況下機車車輛檢修需求要求。通過數據挖掘與建模，為維修人員提供合理化建議。

　　四、故障監測和診斷技術的系列產品

　　(一)技術方面

　　目前，鐵路運行的故障監測和診斷技術主要有：基于計算機視覺、數字圖像處理與分析技術等，開發了多種先進設備。(1)基于機器語言設計：利用機器語言來實現對數據信息進行采集，通過人機對話界面將所需檢測參數輸入到計算機中并計算出對應的程序存儲器完成實時交互操作;(2)采用圖形化編程方法實現故障監測和診斷系統功能模塊化、可視性強、直觀性高，可以根據實際需要設置功能配置及相應的控制邏輯。

　　(二)系統控制方面

　　目前，鐵路運行的故障監測與診斷系統主要有基于人工神經網絡技術、模糊邏輯等理論構建的綜合型設備在線檢測和預警功能。①基于神經網路自處理算法建立了一個簡單易行且易于實現實時性要求的預測模型，該方法能夠快速準確地獲取所需參數信息并進行預判，同時在對數據分析后可得到可靠結論;②利用粒子群優化原理，設計出人工智能計算系統軟件包籌智能化平臺。

　　五、軌道交通運載設備故障診斷和安全監測的技術

　　(一)建立機車車載和地面系統

　　在對鐵路機車車輛進行運行狀態監測的過程中，要充分利用計算機技術，建立機車車載系統，并將其應用到實際工作當中[2]。在鐵路運行中，地面上的設備故障率與車輛的行車速度、列車荷載和溫度等都有關。因此，建立機車車載系統是為了有效提高機車車輛維修效率。通過車載設備采集和處理故障信息，對地網數據進行收集。根據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地測點參數及其他重要部位的分布范圍，同時在現場布設監測網絡和監控軟件，利用計算機技術實現對機車車載系統進行實時在線監測，并及時向鐵路管理部門反饋信息。此外，在鐵路運行管理中，地面系統是非常重要的一部分，它將影響機車車輛正常工作。為了實現對列車車載設備維修作業安全及檢修、養護以及機車維護等方面要求，因此需要建立基于行車狀態監測與故障預警分析相結合的綜合管理系統。

　　(二)建立的機車、客車轉向架的水平、垂直振動沖擊監測系統

　　建立的機車、客車轉向架水平振動監測系統，主要是由傳感器和信號采集設備組成。它可以實時檢測車輛發動機或其他部件是否存在故障，并將其數據顯示在電腦上，通過計算機對該數據進行處理分析得出結果，同時也可用于對零部件質量以及參數變化等狀態信息的監控與管理。鐵路機車車輛運行時產生振動電流能量，當汽車運轉速度超過允許范圍或者出現超速現象時將會導致機車、客車系統發生異常情況而造成事故。

　　(三)建立故障診斷系統

　　建立故障診斷系統是指對鐵路的電氣設備進行實時監測，并通過數據采集裝置實現自動檢測，從而達到安全運行目的。計算機技術在鐵路運輸領域應用較為廣泛，它可以將大量信息存儲到網絡中。該技術能為工作人員提供可靠準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(包括了數據處理、過程控制等)以及故障診斷能力(如：對異常情況進行及時發現與排除等)，實現智能化管理，使鐵路設備運行狀態監測得以優化升級。

　　五、總結

　　鐵路是我國國民經濟的重要基礎設施，其運行狀況直接影響到社會經濟發展。鐵路行車安全監測系統，是以計算機為基礎，采用先進的檢測技術和方法對列車各運行狀態進行實時監控、分析與診斷。在實際工作中由于受到環境因素影響較大且復雜多變，所以為了保證設備正常穩定可靠地運轉及維護人員操作正確性等要求，必須要有較高可靠性以及及時準確發現故障并解決問題，另外還要考慮到鐵路行車安全監測系統本身存在著一些不足。

　　參考文獻

　　[1]劉乙寧鐵路機車車輛運行故障監測診斷技術的研究與應用[J].黑龍江科技信息，2016 (13)：38-38.

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