机车关键部件全寿命周期管理系统研究

庞宇强

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，使得人们对于出行的需求日益旺盛，这就带动了我国交通工程建设的力度不断加大。铁路运输安全是铁路企业的永恒主题。走行部作为机车运行的关键部件，其质量状态直接影响列车的行车安全。目前美国、澳大利亚、加拿大等国家均建设了以安全、可靠、环境、成本为基础，通过对走行部开展动态检测、静态分析、健康诊断、精准施修、寿命管理、生命再造、安全追踪，从而达到列车运行安全可靠、检修成本合理的检修体系。近年来，国内许多机务段也开始重视如何通过信息化技术实现机车检修新体系的探索，但是没有针对机车关键部件全寿命周期健康管理的专业系统。

关键词：机车；关键部件；全寿命周期管理系统

引言

为确保机车运行的安全，机车上配备了由微机处理收集及反馈的安全防护设备。在国外，高速列车早已实现了对全列车的自动诊断。机车基本都配备了机车微机监控系统，在动车和既有列车上都装设了进行数据采集和自我诊断的微机处理系统，对转向架、制动系统、牵引系统和车顶高压部等关键位置进行数据监测，通过机车网络快速传送到微机处理器，然后利用无线信号将列车运转状况及时传送到各所属部门，提早为动车和机车维修以及更换相关部件做准备。

1主要研究方法

1)设备间传输协议的研究开发采用标准化协议传输数据及成熟的分布式数据库存储海量数据，随着数据的增加可方便扩容。2)深入理解国铁集团、集团公司、机务段管理办法，深入研究检修、整备检测流程和操作规定，将各检修、整备作业抽象成系统功能，通过系统配置控制不同角色的功能，提升不同角色的专业技能。3)通过将角色功能、角色权限等信息存储在数据库中，系统通过登录信息配置不同角色的权限，根据管理办法的规定进行流程控制，保证每一步都可靠准确。4)建立完善的机车关键部件基础档案信息，将各状态进行动态管理且系统自动更新状态，形成数据中心。5)统计海量检修数据，然后根据成熟的数据分析算法，如马尔可夫算法、隐马尔可夫算法、聚类算法、贝叶斯算法等建立不同检修数据的数据模型，进行大数据挖掘分析。

2机车关键部件全寿命周期管理系统

2.1机车齿轮箱齿根管理系统

机车关键部件全寿命周期管理系统之一是机车齿轮箱齿根管理系统。齿轮箱传动系统将电机的扭矩传递给轮对驱动列车运行，是机车的重要组成部分。齿轮箱传动系统工作条件十分恶劣，不仅受到传递载荷、轮轨冲击载荷的联合影响，而且还要适应轮对、构架之间复杂的相对运动。在列车运营条件下，齿轮箱传动系统一旦发生故障，故障就会快速发展和蔓延，若不及时发现故障并采取相应措施，会导致齿轮箱的轴承燃烧、齿轮断裂、箱体破坏、动力传递中断以及车毁人亡等重特大事故的发生，严重危及行车安全。因此，齿轮箱传动系统的故障检测与诊断研究是保证列车安全运行的关键。当齿根裂纹出现故障的时候，齿轮的转动频率会在频谱图上出现。其中，电机以及车轮垂向振动加速度的频谱图上会具有较为明显的齿轮的啮合频率与转频的差值，说明含有齿根裂纹故障情况下采集到的机车各个部件的信号中存在调制现象。通过几种常用的信号解调方法对含有齿根裂纹故障下采集到的电机振动信号进行分析发现基于复Morlet小波簇的梳状滤波器在对电机振动信号进行包络解调的过程中能够针对信号中的主要频率成分进行提取，从而达到消除信号中的噪声的干扰的目的，使得解调得到的信号包络更加明显。

2.2轴承故障监测管理系统

机车关键部件全寿命周期管理系统之二是轴承故障监测管理系统。轴承是转向架中最常见和最易损坏的部件之一，在使用过程中的故障形式主要有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、断裂、胶合。目前，用于轴承故障监测和诊断的方法有很多。采用振动和温度的监测方法，可以监测的故障类型有疲劳剥落、裂纹、压痕、磨损、电蚀、擦伤、烧伤、锈蚀、保持架破损、蠕变等，该监测方法的优越性主要体现在：（１）可以监测出各种类型轴承的异常现象；（２）在故障初期就可以发现异常，并可在旋转中测定；（３）由于振动信号发自轴承本身，所以不需要特别的信号源；（４）信号监测和处理比较简单。

2.3远程防火监测管理系统

机车关键部件全寿命周期管理系统之三是远程防火监测管理系统。一般防火监测系统的探测设备主要有光电感烟探测器、典型感温探测器、火焰探测器、感温线缆等设备。６Ａ系统的远程防火监测主要设备为光电感烟探测器，该设备是利用火灾烟雾对光产生吸收和散射作用来探测火灾的一种装置，通过对散发在空气中较高温度的混合气溶胶，即未完全燃烧的液、固分解生成物与冷凝物微小颗粒进行探测报警。远程防火监测子系统的应用，及时避免了多起较严重的火灾事故。通过６Ａ机车车载监测系统的远程防火监测子系统的监测数据，把线下定期检查转移到了线上实时监测。

2.4重载铁路部件和设施准入标准体系

机车关键部件全寿命周期管理系统之四是重载铁路部件和设施准入标准体系。世界各国重载运输实践证明，重载运输在提高铁路劳动生产率、降低铁路运输成本、提高铁路运输经济效益方面发挥着重要作用。中国重载运输发展历经20多年，目前已经拥有了25t、27t轴重重载铁路，同时发展出了中国特有的30t轴重重载铁路，无论是牵引质量还是重载线路规模均有了很大提高，为保证国家重点物资运输作出了巨大贡献。为了维护重载铁路运输安全，加强重载铁路产品准入管理，需要建立完整、系统、协调、配套的重载铁路设施部件准入标准体系。2020年，中国铁路某局集团有限公司针对重载铁路部件和设施准入标准体系开展了专项研究，旨在通过该项目研究建立重载铁路运营关键部件和设施准入清单，建立重载铁路部件和设施准入制度，健全产品技术标准体系，提高产品监管力度，降低维护运营成本，提高经济效益。重载铁路部件和设施体系以三个铁路产品认证目录中适用于重载铁路的产品为依据，分为工务、供电、通信、信号、机车车辆、运输6大类，在各大类下细分为若干子系统，将具体的部件和设施分在各个子系统下。重载铁路部件和设施体系明细表包括现行有效的国家标准、铁道行业标准、国铁集团标准性技术文件、国铁集团企业标准、中国铁路某局集团有限公司企业标准，共计500余项标准性文件。对于重载铁路标准体系提出的且有相关铁道行业标准、国铁集团标准性技术文件及国铁集团技术标准的重要部件和设施，可制定符合企业管理需求的准入管理办法，编制准入管理程序，施行准入管理。成熟后进一步向认证中心提出认证需求，纳入CＲCC认证目录。

结语

总之，通过该系统的研究，旨在基于先进检测、信息化技术管理机车，建立完善的机车档案数据库及可靠的运维决策系统，提升机车检修、检测质量，确保行车安全。

参考文献

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