地铁车辆齿轮箱轴承故障诊断系统的研究

地铁车辆齿轮箱轴承故障诊断系统的研究

卞志超

苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司江苏苏州215000

摘要：齿轮箱内部轴承的状态对地铁的正常运行起着决定性的作用，而现阶段对地铁车辆齿轮轴承的监测技术还不够完善，导致检测结果不精确，诊断方法不科学等问题。本文基于这些不足提出了一种加以改进的全新监测系统，使监测运行中地铁车辆齿轮箱状态成为了可能

关键词：地铁车辆齿轮箱；轴承故障；诊断系统

引言：

齿轮箱作为地铁车辆运行的重要设备，保证其安全稳定的运行是地铁行驶的硬件保证，但是地铁运行时间长，行驶路径远，使地铁车辆的齿轮箱暴露出很多问题，如在长时间的震动中出现齿轮箱不平稳的情况，给地铁的安全运行带来了挑战，因此在地铁运行状态下监测车辆齿轮箱的技术就成为了地铁各部门现阶段研究的重点。

一、故障分析系统

（一）试验台的设计

在故障分析系统中，车辆故障源检测试验台要能及时获取车辆行驶状态下故障部位的信息以及模拟实际的车辆运行状况，并计算出适宜当前条件下的齿轮箱轴承运行参数来保证车辆的正常运行，保证检测结构的准确和方法的科学，对车辆齿轮箱能够得以第一时间的调节。

（二）数据采集分析系统

在故障分析系统中，数据采集分析系统要契合当前地铁车辆的硬件工作情况，在保证参数输入正确的情况下能够对当前地铁车辆行驶的各项参数得以精确的定位和数据采集，并加以分析处理，提供给地铁运行的各部门，保证地铁的正常运行。在该系统中极大的简化了数据采集及分析的过程，将繁杂的程序融合成短短几个步骤，提高了监测的准确性，做到了操作智能化。

二、数据采集分析

（一）数据采集

在实验环节中采用的地铁齿轮箱型号如下表格所示

（二）数据处理结果

图表显示该参数的轴承箱在低频率和高频率下，对不同型号的大小轴承的缺省故障通过频率进行分析，根据上述图表可以清晰得出，在大轴承端和小轴承端的故障通过频率均未出现最高值，并且负值较小，说明在地铁运行过程中，该轴承仍然处于正常工作状态，并未出现问题。

三、主动诊断技术应用解析

（一）利用共振调节齿轮箱的技术-共振解调

共振解调技术是专业应用于车辆齿轮箱相关诊断的技术，是一种将信号变化和数据处理相结合的现代技术。同其他传统监测所使用的共振技术相比，共振解调技术采用了对早起信息端收集的冲击数据更为精确快速，也更加直观有效。根据机械振动端和相关冲击信号来进行数据处理，避免和吸收常规振动和故障冲击所给齿轮箱带来的损害。

而在地铁行驶过程中，齿轮箱的转速跟踪技术通常对地铁运行的一些速度参数进行取样，并将数据应用在一些非周期性的转速控制中去解决数据分析问题。并在变速机械转速相位的数据跟踪采样中，通过转速跟踪的数据分析可以得出该齿轮箱在周期变换时的故障分析，并将FFT技术应用于该项检测。

在具体的应用过程中，地铁行驶所带来的机械振动数据经由传感器接受动态信号并传输给处理中心，经由处理中心进行数据分析后再传递到执行器来执行控制中心的命令。在传感器阶段，采用了复合式的传感技术，可以在高温，高压，广义振动和冲击下都可以进行工作的传感器设备，并通过使用电子变换技术，将振动信号转变为数字信号，方便控制中心进行数据处理分析，并且有效的抵消了在机械振动时由普通数据信号所带来的误差，实现了准确的定位齿轮故障点以及齿轮故障信号，成功实现了即使在地铁高速运行中，强烈的电磁信号以及机械振动干扰下的数据采集，使地铁运行状态中的故障检测得以实现，在第一时间内就可以处理地铁的故障信息，保证了地铁的顺利运行。在数据的采样过程中，避免了机械振动干扰的情况下还可以对地铁车辆的车轮进行转速的采集，能够更好的了解车辆的运行情况，并对数据加以分析，得出更为完善的整车分析数据。

共振解调技术和转速跟踪转动技术可以在地铁运行的情况下，不干扰正常使用的前提下进行地铁故障参数的收集，可以对整个地铁运行中齿轮箱的宏观损坏程度有着一定量的了解，从而可以制定出相关的手段来进行地铁故障的预防。通过实施测量车轮转速来了解车辆行驶的路况，车辆本体数据以及相关设备的使用程度，从而为设备的性能评估和故障的预警给予了数据上的支持，让地铁运营部门在齿轮的维修中占得先机，保证地铁车辆的安全运行。

四、结束语

在本文中提出了一种全新的地铁车辆齿轮箱轴承故障诊断系统，使其在地铁运行中的实时数据收集成为了可能，让评估设备性能和故障风险预测的效果大大提高，使其出现故障时能够及时定位并处理相关齿轮箱。并可以对轮对转速进行检测，能够有效的预防由于地铁长时间行驶所导致的轮对踏面剥离，轮辐裂纹等情况，防患于未然，保证地铁车辆的正常使用。

参考文献：

[1]宋飞飞.地铁车辆齿轮箱轴承故障诊断系统的研究[J].轨道交通装备与技术,2010(10):26-27.

[2]殷子锋.地铁车辆齿轮箱轴承故障诊断系统的研究[J].科技与企业,2016(2):220-221.

[3]王川平.地铁车辆异常振动试验研究[J].现代城市轨道交,2017,(02):60-64.

[4]王健.地铁车辆走行部故障诊断系统的设计与展望[J].黑龙江科技信息,2016,(30):37.

[5]李龙.地铁车辆内藏门常见故障分析及处理措施[J].现代城市轨道交通,2016,(05):36-39.

[6]张莉.地铁车辆齿轮箱箱体轴向窜动量大问题分析与验证[J].山东工业技术,2015,(07):289.