故障診斷方法

1、軌道交通列車車輛系統(tǒng)故障診斷軌道交通列車車輛系統(tǒng)故障診斷楊建偉楊建偉2三、列車關鍵部件結(jié)構(gòu)原理及故障機理三、列車關鍵部件結(jié)構(gòu)原理及故障機理 二、故障診斷的研究方法二、故障診斷的研究方法 一、列車故障診斷概述一、列車故障診斷概述四、電氣部分在線故障技術四、電氣部分在線故障技術五、機車走行部故障在線診斷系統(tǒng)五、機車走行部故障在線診斷系統(tǒng)主主要要內(nèi)內(nèi)容容一、一、列車故障診斷概述列車故障診斷概述1.列車故障診斷的作用與意義 鐵路是我國重要的基礎設施，列車良好的運行是確保鐵路安全行車的關鍵。列車是集中機械、電力、電子、微機控制、氣動裝置等許多部件于一體的機電設備，并且本身處于運動狀態(tài)、振動沖擊大，所以作

2、為一個系統(tǒng)來研究就十分復雜。機車上大部分零件在高壓、大電流、大功率下工作，運行過程中塵土多、溫度變化大、工作環(huán)境惡劣，容易產(chǎn)生各種不同的故障。對各種故障進行故障診斷與檢測是必須的工作，也是重點發(fā)展的方向。1.列車故障診斷的主要內(nèi)容 鐵路機車車輛故障的監(jiān)測和診斷包括3個方面：首先是故障，然后是故障的診和斷。產(chǎn)生故障，然后再診斷，有時候已經(jīng)晚了，故障診斷通常指發(fā)現(xiàn)故障的過程。當機車發(fā)生某種故障的征兆時，我們希望能很快的發(fā)現(xiàn)這個征兆并做出判定，得出結(jié)論可能會產(chǎn)生多種可能的故障，這就是診。根據(jù)推理或者專家的經(jīng)驗，確定這多種可能的故障中最有可能出現(xiàn)的是那種，這就是故障的斷。一、一、列車故障診斷概述列車故

3、障診斷概述列車故障診斷的研究方向1.機械部分故障診斷的主要內(nèi)容車體的故障檢測車體能合理的安裝各種電氣、機電設備，還有為乘務和檢修人員提供好的工作場所，并且要承受各個方向的動態(tài)沖擊載荷。轉(zhuǎn)向架的故障檢測轉(zhuǎn)向架對機車車輛動力學性能、牽引性能和安全性起決定作用。要對轉(zhuǎn)向架上的軸承、構(gòu)架、一系彈簧、二系彈簧、齒輪箱等重要部件進行故障監(jiān)測。輪對的故障檢測機車車輛的絕大部分垂直靜載荷都是通過輪對傳遞給軌道的，是車輛容易發(fā)生故障的部位。一、一、列車故障診斷概述列車故障診斷概述2.電氣部分故障診斷 電力機車上進行故障診斷的主要電氣部件包括8類：受電弓（弓網(wǎng)關系）、主變壓器、牽引變流器、牽引電機、輔助電機系統(tǒng)、

4、電氣控制系統(tǒng)、微機及電子控制系統(tǒng)、控制電源和輔助電源。電力機車故障診斷非常復雜、是由多門學科綜合在一起的學問，所以電力機車故障診斷系統(tǒng)的建立是一個十分巨大復雜的系統(tǒng)工程。3.空氣管路部分故障診斷 列車開車與停車都離不開空氣管路系統(tǒng)，對保障鐵路運輸安全、提高列車的運行速度和可靠性，都起著十分重要的作用。風源系統(tǒng)管路、控制系統(tǒng)管路、輔助系統(tǒng)管路、制動系統(tǒng)管路等都是一輛列車重要的空氣管路，其中制動系統(tǒng)管路和控制系統(tǒng)管路是必須重點監(jiān)測診斷的。一、一、列車列車故障診斷的研究方法故障診斷的研究方法列車故障診斷的一般步驟：1.確定狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容狀態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容主要包括：監(jiān)測參數(shù)、監(jiān)測部位、監(jiān)測方式等。2.構(gòu)建

5、故障信息測試系統(tǒng)選取適合的傳感器及數(shù)據(jù)采集裝置，組成故障信息測試斯通，用來收集所需信息。3.數(shù)據(jù)分析處理及故障特征信息提取對車市系統(tǒng)所獲取的故障信息進行加工處理，包括濾波、異常數(shù)據(jù)的剔除以及各種分析算法等。4.狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷及預報根據(jù)列車監(jiān)測不見的結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)造或選定有效的故障診斷判據(jù)，確定劃分被診斷部件狀態(tài)的各有關參量的檻值等內(nèi)容，以此判定列車上被診斷對象的運行狀態(tài)，并對其未來發(fā)展趨勢進行預測。7一、課題概況一、課題概況支撐五支撐五城軌列車關鍵系統(tǒng)故障診斷與預警系統(tǒng)研制城軌列車關鍵系統(tǒng)故障診斷與預警系統(tǒng)研制城軌交通列車控制系統(tǒng)故障監(jiān)測和預處理技術城軌交通列車控制系統(tǒng)故障監(jiān)測和預處理技術城

6、軌列車動力系統(tǒng)的控制與安全保障系統(tǒng)研制城軌列車動力系統(tǒng)的控制與安全保障系統(tǒng)研制城軌列車走行部安全檢測與故障診斷系統(tǒng)研制城軌列車走行部安全檢測與故障診斷系統(tǒng)研制支持多制式接入的安全信息移動數(shù)據(jù)鏈關鍵技術支持多制式接入的安全信息移動數(shù)據(jù)鏈關鍵技術城軌列車綜合監(jiān)控、預警與運維系統(tǒng)示范工程城軌列車綜合監(jiān)控、預警與運維系統(tǒng)示范工程8一、課題概況一、課題概況示范工程9三、主要研究成果三、主要研究成果 二、總體進展情況二、總體進展情況 一、課題概況一、課題概況四、預算計劃執(zhí)行情況四、預算計劃執(zhí)行情況五、后期主要工作安排五、后期主要工作安排主主要要內(nèi)內(nèi)容容二、總體進展情況二、總體進展情況11坑口控制中心部署坑

7、口控制中心部署二、總體進展情況二、總體進展情況12三、主要研究成果三、主要研究成果 二、總體進展情況二、總體進展情況 一、課題概況一、課題概況四、預算計劃執(zhí)行情況四、預算計劃執(zhí)行情況五、后期主要工作安排五、后期主要工作安排主主要要內(nèi)內(nèi)容容1、車載監(jiān)測系統(tǒng)車載監(jiān)測系統(tǒng)城軌列車動力系統(tǒng)的控城軌列車動力系統(tǒng)的控制與安全保障系統(tǒng)研制制與安全保障系統(tǒng)研制城軌列車走行部安全檢城軌列車走行部安全檢測與故障診斷系統(tǒng)研制測與故障診斷系統(tǒng)研制城軌列車控制系統(tǒng)故障城軌列車控制系統(tǒng)故障監(jiān)測和預處理技術監(jiān)測和預處理技術141、車載監(jiān)測系統(tǒng) 車載監(jiān)控系統(tǒng)由列車運行狀態(tài)檢測、信息傳輸網(wǎng)絡、實時故障診斷、列車安全預警等子系統(tǒng)

8、構(gòu)成，實現(xiàn)對列車走行、動力等關鍵系統(tǒng)運行狀態(tài)的全息化檢測和實時故障診斷。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)151、車載監(jiān)測系統(tǒng) 現(xiàn)在車載監(jiān)控系統(tǒng)已完成裝車與現(xiàn)場調(diào)試工作。車載設備分車上和車下兩部分，其中車下設備滿足任務書中規(guī)定的IP54系統(tǒng)防護等級，車上設備滿足IP5防護等級。調(diào)試獲取的軸箱數(shù)據(jù)解析后的MVB數(shù)據(jù)161、車載監(jiān)測系統(tǒng)（走行） 車載走行系統(tǒng)建立了城軌列車走行系統(tǒng)故障診斷模型，開發(fā)了車載走行系統(tǒng)智能故障診斷算法，研制了列車走行部故障診斷設備。走行部車載故障診斷系統(tǒng)能實時獲取走行部運行狀態(tài)信息，采用諧波小波包和加速度包絡的故障診斷方法，能準確的診斷出軸承故障部位，經(jīng)實驗室所搭建平臺的驗證達到了任務書中所規(guī)定“

9、故障預測準確率大于90%”的要求，現(xiàn)在已完成任務書中規(guī)定的“實現(xiàn)車載對走行系的判斷和下傳功能”，正在進行齒輪箱、構(gòu)架故障集與車地聯(lián)合診斷的研究，最終實現(xiàn)走行系統(tǒng)車地聯(lián)合診斷功能。171、車載監(jiān)測系統(tǒng)（走行）諧波小波包和加速度包絡的故障診斷流程181、車載監(jiān)測系統(tǒng)（走行）軸承故障頻率計算序號序號部位部位故障頻率故障頻率1內(nèi)圈內(nèi)圈17.47982外圈外圈0.52023滾動體滾動體1.01044保持架保持架0.0289注：城軌列車軸承型號：BC1B 326441 A/HB1和BC1B 326442 A/HB1，頻率為1HZ。191、車載監(jiān)測系統(tǒng)（動力） 車載動力系統(tǒng)解決了關鍵設備的老化損傷評估及健康

10、度預測技術，開發(fā)了車載動力系統(tǒng)智能故障診斷算法，研制了列車動力系統(tǒng)故障診斷設備。動力系統(tǒng)車載智能診斷算法，經(jīng)實驗室所搭建平臺的驗證達到了任務書中所規(guī)定的故障預測準確率大于90%的要求。動力系故障診斷結(jié)果201、車載監(jiān)測系統(tǒng)（動力） 車載動力系統(tǒng)研究了各關鍵設備內(nèi)部的故障機理及相互之間的作用影響，建立了動力系的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷模型，能根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)參量如電壓、電流、溫度等進行實時的監(jiān)測與診斷。動力系診斷算法流程圖211、車載監(jiān)測系統(tǒng)（列控） 針對信號系統(tǒng)的特點，建立故障檢測和分析模型。系統(tǒng)實現(xiàn)信號系統(tǒng)的動態(tài)特性建模、監(jiān)測對象狀態(tài)接入、在線故障診斷與專家知識管理，提供一體化的監(jiān)測與推演功能?；?/p>

11、故障成因模型-動態(tài)故障傳播樹對故障診斷與影響傳播分析開展研究，開發(fā)故障診斷與診斷分析軟件。221、車載監(jiān)測系統(tǒng)車載監(jiān)控系統(tǒng)設備232、車地傳輸系統(tǒng)車地傳輸系統(tǒng)支持多制式接入的安全信支持多制式接入的安全信息移動數(shù)據(jù)鏈關鍵技術息移動數(shù)據(jù)鏈關鍵技術2、車地傳輸系統(tǒng)車載無線通信控制主機信道設備 車地傳輸系統(tǒng)由車地無線傳輸系統(tǒng)和地面大容量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)了列車運行狀態(tài)、軌旁檢測、車站屏蔽門等信息的同步傳輸和接入。車載天線2、車地傳輸系統(tǒng) 車地傳輸系統(tǒng)解決了城市軌道交通系統(tǒng)車-地間信號的高速交互傳輸技術和支持多制式接入的無線信號傳輸系統(tǒng)車載數(shù)據(jù)匯聚技術研究，包括：車-地間信號的高速交互傳輸技術、基于

12、車載無線通信單元間的無縫切換技術、數(shù)據(jù)接口標準化交換和傳輸技術，開發(fā)了車載數(shù)據(jù)匯聚接入軟件和車地數(shù)據(jù)無線傳輸軟件，研制了可多點尋址的高可信移動傳輸系統(tǒng)設備的工程樣機。軌旁信道接入管理設備地面無線通信控制設備地面接入交換設備2、車地傳輸系統(tǒng)26 經(jīng)測試驗證，達到任務書中規(guī)定的“傳輸帶寬最高可達16M”的要求。3、地面預警保障系統(tǒng) 地面預警保障系統(tǒng)由監(jiān)測預警、軌旁檢測、故障維修等子系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)了城軌列車運行的監(jiān)測預警、調(diào)度指揮、維護保障等業(yè)務工作的集成，解決了列車運行中故障診斷、處置和維修的信息孤島和業(yè)務脫節(jié)等問題，實現(xiàn)了全息化信息的智能融合及系統(tǒng)的協(xié)同監(jiān)控，為安全預警和主動維修提供決策支持，構(gòu)

13、建了列車綜合監(jiān)控、預警和主動維護保養(yǎng)的一體化平臺。其中關鍵系統(tǒng)監(jiān)測與預警已完成任務書中規(guī)定的設備失效分析，正在進行故障譜、分布譜模態(tài)、故障推演、預警應急技術研究。3、地面預警保障系統(tǒng)地面預警保障系統(tǒng)城軌列車綜合監(jiān)控、預城軌列車綜合監(jiān)控、預警與運維系統(tǒng)示范工程警與運維系統(tǒng)示范工程城軌列車關鍵系統(tǒng)故障城軌列車關鍵系統(tǒng)故障診斷與預警系統(tǒng)研制診斷與預警系統(tǒng)研制城軌交通列車控制系統(tǒng)城軌交通列車控制系統(tǒng)故障監(jiān)測和預處理技術故障監(jiān)測和預處理技術3、地面預警保障系統(tǒng)（廣州落地）地面綜合監(jiān)測預警系統(tǒng)平臺邏輯架構(gòu)圖3、地面預警保障系統(tǒng)（廣州落地）列車綜合監(jiān)測與預警系統(tǒng)平臺功能架構(gòu)圖列車綜合運營維護系統(tǒng)平臺功能架構(gòu)

14、圖3、地面預警保障系統(tǒng)（廣州落地）地面預警保障系統(tǒng)展示界面3、地面預警保障系統(tǒng)（上海落地） 建立地鐵信號維護支持系統(tǒng)，實現(xiàn)對信號系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)督與維護管理，從而形成信號系統(tǒng)主動維修平臺。維護支持系統(tǒng)主要提供對二級維護的支持，功能包括設備狀態(tài)的采集、報警信息的生成、維護管理和統(tǒng)計分析功能等。二級 維 護 是 指 A T S 、ATP/ATO、聯(lián)鎖或通信子系統(tǒng)故障情況下，能定位故障設備（或設備的故障部件），并對故障設備（部件）進行替換及驗證的工作。三、主要研究成果三、主要研究成果 二、總體進展情況二、總體進展情況 一、課題概況一、課題概況四、預算計劃執(zhí)行情況四、預算計劃執(zhí)行情況五、后期主要工作安排五

15、、后期主要工作安排主主要要內(nèi)內(nèi)容容四、預算計劃執(zhí)行情況四、預算計劃執(zhí)行情況課題編號：2011BAG01B05課題名稱：城軌交通列車運行狀態(tài)全息檢測與故障診斷技術及裝備研制單位：萬元序序號號科目科目預算批復預算批復數(shù)數(shù)累計到位數(shù)累計到位數(shù)其中：本年到其中：本年到位數(shù)位數(shù)1資金來源合計資金來源合計10245.00 1245.00 361.00 21、申請從專項經(jīng)費獲得的資助1245.00 1245.00 361.00 32、自籌經(jīng)費來源9000.000.00 0.00 4（1）其他財政撥款0.00 0.00 0.00 5（2）單位自有貨幣資金9000.00 0.00 0.00 6（3）其他資金0.

16、00 0.00 0.00 收入明細表收入明細表35四、預算計劃執(zhí)行情況四、預算計劃執(zhí)行情況課題編號： 2011BAG01B05課題名稱：城軌交通列車運行狀態(tài)全息檢測與故障診斷技術及裝備研制單位：萬元行號行號 科目科目預算批復數(shù)預算批復數(shù)累計支出累計支出結(jié)余結(jié)余完成率完成率專項經(jīng)專項經(jīng)費費自籌經(jīng)費自籌經(jīng)費合計合計專項經(jīng)專項經(jīng)費費自籌經(jīng)自籌經(jīng)費費合計合計專項經(jīng)專項經(jīng)費費自籌經(jīng)費自籌經(jīng)費合計合計專項經(jīng)費專項經(jīng)費自籌經(jīng)費自籌經(jīng)費合計合計1經(jīng)費經(jīng)費支出支出合計合計1245.00 9000.00 10245.00 255.34 0.00 255.34 989.66 9000.00 9989.66 21%0

17、%2%2（一）直接費用1163.50 9000.00 10163.50 235.87 0.00 235.87 927.63 9000.00 9927.63 20%0%2%31、設備費450.00 8744.00 9194.00 74.65 0.00 74.65 375.35 8744.00 9119.35 17%0%1%4（1）購置設備費30.00 8744.00 8774.00 3.28 0.00 3.28 26.72 8744.00 8770.72 11%0%0%5（2）試制設備費420.00 0.00 420.00 71.37 0.00 71.37 348.63 0.00 348.63

18、17%*17%6（3）設備改造與租賃費*0.00 0.00 *0.00 0.00 *0.00 0.00 *支出明細表支出明細表36四、預算計劃執(zhí)行情況四、預算計劃執(zhí)行情況72、材料費200.00 *200.00 40.01 *40.01 159.99 *159.99 20%*20%83、測試化驗加工費180.00 *180.00 42.99 *42.99 137.01 *137.01 24%*24%94、燃料動力費20.00 256.00 276.00 1.35 0.00 1.35 18.65 256.00 274.65 7%0%0%105、差旅費82.00 *82.00 28.32 *28.

19、32 53.68 *53.68 35%*35%116、會議費40.00 *40.00 4.93 *4.93 35.07 *35.07 12%*12%127、國際合作與交流費72.50 *72.50 11.14 *11.14 61.36 *61.36 15%*15%138、出版/文獻/信息傳播/知識產(chǎn)權事務費20.00 *20.00 2.64 *2.64 17.36 *17.36 13%*13%149、勞務費69.00 *69.00 29.27 *29.27 39.73 *39.73 42%*42%1510、專家咨詢費30.00 *30.00 0.58 *0.58 29.42 *29.42 2%

20、*2%1611、其他支出*17（二）間接費用81.50 *81.50 19.47 *19.47 62.03 *62.03 24%*24%18其中：績效支出42.00 *42.00 0.00 *0.00 42.00 *42.00 0%*0%支出明細表支出明細表37三、主要研究成果三、主要研究成果 二、總體進展情況二、總體進展情況 一、課題概況一、課題概況四、預算計劃執(zhí)行情況四、預算計劃執(zhí)行情況五、后期主要工作安排五、后期主要工作安排主主要要內(nèi)內(nèi)容容五、五、 后期主要工作安排后期主要工作安排 本課題嚴格按照任務書的要求，完成各項考核指標，構(gòu)建城軌交通列車運行狀態(tài)全息檢測、故障診斷示范工程，示范工程

21、不少于一列車。序號序號子任務子任務后期主要工作安排后期主要工作安排完成時間完成時間1城軌 列 車 走 行城軌 列 車 走 行部安 全 檢 測 與部安 全 檢 測 與故障 診 斷 系 統(tǒng)故障 診 斷 系 統(tǒng)研制研制1.診斷算法工程化診斷算法工程化2.建立齒輪箱、構(gòu)架的故障集建立齒輪箱、構(gòu)架的故障集和故障和故障模態(tài)模態(tài)、車地聯(lián)合診斷、車地聯(lián)合診斷3.子子課題結(jié)題材料課題結(jié)題材料1.2013-9-30日之前日之前2.2013-10-31日之前日之前3.2013-11-30日之前日之前2城軌 交 通 列 車城軌 交 通 列 車控制 系 統(tǒng) 故 障控制 系 統(tǒng) 故 障監(jiān)測 和 預 處 理監(jiān)測 和 預 處

22、 理技術技術1.智能分析系統(tǒng)部署智能分析系統(tǒng)部署2.子課題結(jié)題材料子課題結(jié)題材料1.2013-9-30日之前日之前2.2013-11-30日之前日之前3城軌 列 車 關 鍵城軌 列 車 關 鍵系統(tǒng) 故 障 診 斷系統(tǒng) 故 障 診 斷與預 警 系 統(tǒng) 研與預 警 系 統(tǒng) 研制制1.完成系統(tǒng)軟件的概要設計完成系統(tǒng)軟件的概要設計2.完成落地完成落地系統(tǒng)開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)3.子子課題結(jié)題材料課題結(jié)題材料1.2013-8-31日之前日之前2.2013-10-15日日之前之前3.2013-11-30日之前日之前五、五、 后期主要工作安排后期主要工作安排序號序號子任務子任務后期主要工作安排后期主要工作安排完成時間完成時間4城軌列車動力系城軌列車動力系統(tǒng)的控制與安全統(tǒng)的控制與安全保障系統(tǒng)研制保障系統(tǒng)研制1.算法完成及模型的修正算法完成及模型的修正2.工程化工程化實現(xiàn)實現(xiàn)3.子子課題結(jié)題材料課題結(jié)題材料1.