铁路机车车辆运行故障监测诊断研究

　　摘要：铁路作为我国现代交通运输体系中的重要组成部分，其安全运行与否关系着国家经济建设与社会发展。近几年来，随着国民经济快速增长和人民生活水平不断提高以及交通基础设施建设有了进一步加强，因此在高速铁路、城际轨道等运输方式逐步得到普及应用的情况下，对铁路机车车辆运行故障进行监测变得尤为必要且紧迫而有效。当列车运行出现问题时，会造成严重影响区域铁路运输正常运转与运营管理秩序等不利现象发生，对旅客的人身财产损失较大且出行不便利，因此铁路运行状态监测是保证铁路安全运行的重要措施之一。

　　关键词：铁路机车;故障检测;诊断研究

　　一、引言

　　铁路是我国国民经济的枢纽，是国家经济增长和社会进步重要基础。随着经济发展，人民生活条件提高以及交通网络技术提升等因素影响下，铁路运输企业对其运行管理提出了更高要求。然而由于当前高速铁路建设過程中存在诸多不安全现象、设备故障问题及维护检修不当问题，造成铁路行车交通事故频发且难以避免并因此给人们带来巨大经济损失与人员伤亡事故屡见发生。另一方面也反映出，我国铁路机车车辆的可靠性和安全性有待进一步加强。

　　二、故障诊断和安全监测的技术基础

　　故障检测和安全监测是铁路运行中的重要技术基础，采用计算机自动识别系统。该设备可用于对列车进行实时动态状态分析，并在计算机上实现对相关数据处理及显示，同时还可以通过相关硬件软件来完成安全参数设置和报警提示等功能。然后利用信号采集卡技术与通讯网络通信相结合形成综合故障监测监控管理系统，主要包括了铁路行车工况、环境温度检测以及机车运行状况的信息收集[1]。

　　监测技术是指通过检测铁路的设备状态，对其运行状况进行实时监控，并能实现动态控制，它在故障定位中发挥了重要作用。目前常用的监测方法主要有：人工观测法和自动测深仪两种，人工观察法包括直接测量与间接测量两部分内容，间接方式分为自上而下及横向抽查两类两种形式：纵向检查是指定期对设备进行检修工作量、维修作业情况以及运行状况等方面进行检测。

　　三、铁路机车车辆运行故障监测诊断现状

　　随着我国铁路提速计划的推进，对机车车辆性能提出了越来越高的要求，因此在日常运行维护过程中需要采取有效措施来进行故障检测。但是由于缺乏统一标准规范及故障类型划分技术手段无法实现有效监控，因此需要根据实际情况建立不同层次、不同时间段的设备在线分析方法与模型诊断系统，来满足不同工况下机车车辆检修需求要求。通过数据挖掘与建模，为维修人员提供合理化建议。

　　四、故障监测和诊断技术的系列产品

　　(一)技术方面

　　目前，铁路运行的故障监测和诊断技术主要有：基于计算机视觉、数字图像处理与分析技术等，开发了多种先进设备。(1)基于机器语言设计：利用机器语言来实现对数据信息进行采集，通过人机对话界面将所需检测参数输入到计算机中并计算出对应的程序存储器完成实时交互操作;(2)采用图形化编程方法实现故障监测和诊断系统功能模块化、可视性强、直观性高，可以根据实际需要设置功能配置及相应的控制逻辑。

　　(二)系统控制方面

　　目前，铁路运行的故障监测与诊断系统主要有基于人工神经网络技术、模糊逻辑等理论构建的综合型设备在线检测和预警功能。①基于神经网路自处理算法建立了一个简单易行且易于实现实时性要求的预测模型，该方法能够快速准确地获取所需参数信息并进行预判，同时在对数据分析后可得到可靠结论;②利用粒子群优化原理，设计出人工智能计算系统软件包筹智能化平台。

　　五、轨道交通运载设备故障诊断和安全监测的技术

　　(一)建立机车车载和地面系统

　　在对铁路机车车辆进行运行状态监测的过程中，要充分利用计算机技术，建立机车车载系统，并将其应用到实际工作当中[2]。在铁路运行中，地面上的设备故障率与车辆的行车速度、列车荷载和温度等都有关。因此，建立机车车载系统是为了有效提高机车车辆维修效率。通过车载设备采集和处理故障信息，对地网数据进行收集。根据不同情况采用分层采样法、逐级抽样分析法等方法获取相关地测点参数及其他重要部位的分布范围，同时在现场布设监测网络和监控软件，利用计算机技术实现对机车车载系统进行实时在线监测，并及时向铁路管理部门反馈信息。此外，在铁路运行管理中，地面系统是非常重要的一部分，它将影响机车车辆正常工作。为了实现对列车车载设备维修作业安全及检修、养护以及机车维护等方面要求，因此需要建立基于行车状态监测与故障预警分析相结合的综合管理系统。

　　(二)建立的机车、客车转向架的水平、垂直振动冲击监测系统

　　建立的机车、客车转向架水平振动监测系统，主要是由传感器和信号采集设备组成。它可以实时检测车辆发动机或其他部件是否存在故障，并将其数据显示在电脑上，通过计算机对该数据进行处理分析得出结果，同时也可用于对零部件质量以及参数变化等状态信息的监控与管理。铁路机车车辆运行时产生振动电流能量，当汽车运转速度超过允许范围或者出现超速现象时将会导致机车、客车系统发生异常情况而造成事故。

　　(三)建立故障诊断系统

　　建立故障诊断系统是指对铁路的电气设备进行实时监测，并通过数据采集装置实现自动检测，从而达到安全运行目的。计算机技术在铁路运输领域应用较为广泛，它可以将大量信息存储到网络中。该技术能为工作人员提供可靠准确的信号支持及分析手段，同时也能够提高工作效率和可靠性(包括了数据处理、过程控制等)以及故障诊断能力(如：对异常情况进行及时发现与排除等)，实现智能化管理，使铁路设备运行状态监测得以优化升级。

　　五、总结

　　铁路是我国国民经济的重要基础设施，其运行状况直接影响到社会经济发展。铁路行车安全监测系统，是以计算机为基础，采用先进的检测技术和方法对列车各运行状态进行实时监控、分析与诊断。在实际工作中由于受到环境因素影响较大且复杂多变，所以为了保证设备正常稳定可靠地运转及维护人员操作正确性等要求，必须要有较高可靠性以及及时准确发现故障并解决问题，另外还要考虑到铁路行车安全监测系统本身存在着一些不足。

　　参考文献

　　[1]刘乙宁铁路机车车辆运行故障监测诊断技术的研究与应用[J].黑龙江科技信息，2016 (13)：38-38.

　　推荐阅读：铁路工程造价超概算问题论述http://www.istpei.com/jiaotongyunshujingji/20220213/48101.html