地铁车辆转向架轴承故障诊断方法分析

地铁车辆转向架轴承故障诊断方法分析

肖凯,孙林林,孙成坤

青岛地铁运营有限公司

摘要：随着社会的快速发展，为了充分增强城市交通运输的综合能力，充分增强人们出行的便捷性、舒适性，城市地铁线路的建设如火如荼地开展。为了充分保障地铁运行的安全性，轴向架轴承作为地铁车辆的核心内容，在运行中要充分保障车辆运行的稳定性。而在轴承运行中受到应用频次以及强度的增加会导致出现不同程度的故障问题，因此，要综合实际状况总结故障诊断方法。

关键词：地铁车辆；转向架轴承故障；诊断方法

引言

转向架是地铁车辆的一个重要组成部分，一旦转向架出现故障，地铁车辆的运行质量和运行安全将会受到严重影响。为避免地铁车辆转向架故障所导致的不必要事故发生，检修工作人员一定要对地铁转向架的组成及其作用做到充分了解，明确其主要故障类型，然后以此为依据，对相应的故障处理技术加以合理应用，同时也应该加强地铁车辆转向架的故障检修。通过这样的方式，使地铁车辆转向架故障得以及时发现和消除，从而为其运行效果和安全性奠定良好基础。

2地铁车辆转向架的组成及其作用分析

2.1地铁车辆转向架组成

通常情况下，地铁车辆转向架的主要组成部分包括对称分布在两端的侧梁与中间的横梁，通过全焊接技术来实现各个元件之间的连接。其中，侧梁是将上盖板、下盖板以及双腹板组焊到一起。按照是否存在端梁结构，可以将转向架分成两组，有端梁的“日”字形结构，其主要功能是承载驱动装置；无端梁的“H”形结构，其主要功能是承载驱动装置和制动力以及牵引力等作用。通常情况下，干线地铁车辆转向架应用的都是有端梁结构，并通过横梁来承载牵引或制动装置。虽然地铁转向架的构造形式有很多种，但是所有的地铁转向架却都具备大致相同的基本结构，包括构架、轮对组成、一系和二系悬挂、基础制动系统、抗侧滚扭杆、轮缘润滑系统、中央牵引单元和辅助零部件等。而在实际应用中，地铁车辆转向架的技术参数还需要根据地铁车辆的实际运行需求来确定。

1.2地铁车辆转向架作用

转向架主要安装在地铁车辆下方，在地铁车辆运行过程中，随着车轮的变化，转向架也发生变化，以此来确保地铁行驶方向与既定方向一致。当地铁车辆行驶到转弯处时，转向架中的轴承装置会随着轨道变动，以此来实现地铁车辆的顺利转弯。当地铁车辆行驶到特殊路段时，驾驶员也可以通过转向架的操控来达到紧急停车效果，以此来实现地铁车辆的安全控制。就整体而言，转向架的应用不仅可实现地铁车辆环境适应能力的提升，同时也可以让地铁车辆更加灵活。

2转向架轴承振动机理与特征频率

2.1速度传感器计数

FS01A电流型速度传感器是单通道霍尔速度传感器，输出信号波形为方波，每个EP2002制动控制阀读取该阀所对应转向架的2个轴速信息。霍尔式速度传感器相对于电磁式速度传感器而言，属于有源速度传感器，需要借助外部电源工作，速度传感器通过EP2002阀提供的DC15V电源工作。霍尔式速度传感器利用霍尔元件产生的霍尔电压。当安装在车轴端部的测速齿轮转动时，使得与之配对安装的速度传感器内通过霍尔元件的磁力线密度发生变化，从而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出准正弦波电压，此信号由速度传感器自带的电子电路转换成脉冲电流信号。由于霍尔元件的输出电压与被测物体的运动速度无关，因此它的高、低速特性很好，若用其测量物体的转速，其下限速度从理论上讲可以接近于0（实际最小为1Hz），当EP2002阀本架上的一个速度传感器故障时，该EP2002阀的防滑保护控制处于架控状态，但由于此时速度传感器故障，没有实际轴速，仅能以该转向架另一个轴的速度来控制这根轴的防滑动作，此时与传统意义的架控防滑仍有区别，没有实际轴速的情况下，这根轴出现擦轮的可能性较高。当EP2002阀本架上的两个速度传感器都存在故障时，该EP2002阀将没有防滑保护控制。

2.2智能故障识别分析

轴承故障诊断系统主要就是进行数据信息收集处理、特征提取以及故障模式识别等流程进行分析。在处理中核心环节是故障特征提取，此环节直接应用故障诊断的精准性。同时，因为在不同种类的频谱中故障特征相同，相同类型的故障问题也有着不同的故障表现方式，无法精准地判断分析故障的类别。因此，多数旋转机械故障诊断系统要进行故障信号信息的正确诊断分析。但是，对于特征相对较多的故障、特点类型相似的故障则无法在短时间中进行精准的判定。在实践中不同转向架轴承的故障诊断方式主要如下。传统频域方式就是通过专业人员观察判定轴承是否出现故障隐患，确定具体的类型。在现代科技的支持下，随着各种技术手段的日益成熟，通过智能化的方式进行处理，利用智能故障识别方式进行轴承的故障诊断处理，具有强大的适应性，在处理中可以根据实际状况进行自动分析，无须人工；而通过人工神经网络处理，要对海量的故障训练样本分析，应用的环境也具有一定的复杂性，无法大面积地应用。智能故障识别技术，主要就是利用计算机系统，进行频谱故障搜索，通过谱峰判定、搜索频带设定、故障特征频率误差设定、搜索算法等方式进行处理，则可以精准定位故障问题。

2.3小波包分析以及包络解调分析故障诊断

一般状态下，轴承应用振动信号诊断方式主要包括时域与频域两个类型。其中频域分析处理，如果故障的发生阶段较早，则可以综合微弱的变更信号，对其进行全面的分析处理，通过将振动信号输入特定的频谱图中，对其进行系统全面的对比分析，则可以精确地分析故障的发展变化、故障信息等内容，进而全面掌握故障轴承的具体承载变化状况。一般状态下，轴承出现异常问题的时候，会出现联动反应，多数的零部件在运行中会出现不同程度的状态变更，此类频率则可以利用计算机进行记录分析，通过深层次的分析处理，则可以有效地确定故障的成因。因此，此类频率则可以将其作为故障的预警指标，在出现轴承的故障问题的时候，则可以利用计算机进行分析处理，做好预警报告。在完成各项操作后，利用滤波器获取信号信息，再通过共振分离的方式则可以提取局部的频次，则可以确定故障的具体成因。

2.4转向架清洗和防护

在地铁车辆转向架检修中，清洗和防护也是一项关键技术。首先需要对分解之后的转向架零部件做好完整性检查，然后再对轮对和车架进行清洗，最后再通过高压空气将零部件吹干。在轮对清洗时，一定要通过人工和高压水相结合的方式进行清洗，通过汽车布、钢球、圆头刷、方头刷等做好零部件清洁工作。在此过程中，为防止水进入轴承内，不可直接通过高压水枪进行轴承清洗，而是需要采用人工清洗模式。在完成了轮对清洗之后，需要检查其是否清洁干净，并对其进水情况进行检查和处理。最后需要对电线接头和空气管道接口等位置做好保护，以免电线积水和气室积水等问题发生，这样才可以让地铁车辆转向架达到良好的清洗与防护效果。

结语

地铁车辆转向架对整体地铁车辆的运行质量及其安全性都具有至关重要的影响作用。基于此，在地铁车辆的运行过程中，检修技术人员一定要做好其转向架的检修工作。通过对转向架主要构成、作用及其主要故障类型的科学分析，来制订合理的检修计划，然后运用先进的技术、设备等进行转向架故障检修。同时，检修技术人员也应该定期对地铁车辆转向架进行科学、全面的维修保养工作。通过这样的方式，才可以让地铁车辆转向架的故障问题得以有效防治，在保障其运行质量、提升其使用寿命的同时促进地铁交通运输的安全、稳定运行。

参考文献

[1]张晓哲,黎荣,蔡子一,等.基于故障相关关系的地铁车辆转向架维修决策方法研究[J].城市轨道交通研究,2022,25(6):211-215,220.