薄璞安

关键词：机车;JK00430装置;走行部监测装置;报警;轴承;轴温;齿轮

一、绪论

JK00430型机车走行部振动监测装置是安装在机车走行部上，能够在机车运行过程中自动监测各个部位的温度及冲击变化，并将该位置温度显示出来，当温度或冲击达到设定报警值或超过设定上升值时，即能发出声光报警的装置。机车上原有的轴温报警装置只是通过监测机车轴箱轴承、抱轴承、电机轴承的温度来判断机车走行部的质量状态，具有局限性。而朔黄铁路承担着西煤东运的重任，运输任务很重，任何走行部故障的发生都会严重影响线路的通畅，而该装置有效地弥补了原有轴温监测装置的缺陷。该监测装置在满足原有轴温报警功能的基础上，增加了对机车走行部踏面、齿轮及轴承的冲击振动信息的监测。同时该监测装置还具有数据的存储功能及分析功能，可以对机车相关部位的温度及冲击故障进行地面分析，从而使機车走行部各关键部位的状态有效可控。该监测装置在朔黄铁路于2007年开始安装，到现在所有自管电力机车全部安装此监测装置。经过十几年的使用，该装置为机车走行部安全提供了有力保证，取得了显著的成效，为一线运输生产提供了足可信赖的技术支持，但同时也出现了一些问题。

二、运用效果

通过几年的运用该监测装置在保证机车走行部安全上发挥了较大作用，有效地保证了轴箱轴承、牵引电机轴承、抱轴承及轮对踏面的正常工作，做到了对监测部位故障的预报。选取2020年前六个月发现并检修的故障92起，具体情况见表1（全部是因为报警而造成修理的件数）：

走行部安全是列车运行安全的基础，表1所列出的任何一件故障如果得不到有效解决都极有可能造成轴承固死或更为严重的问题，从而影响朔黄铁路运行通畅，而由于该设备的良好工作状态，有效避免此类故障的扩大。

从表1可以看出轴承二级报警故障出现频率最高，报警分析及故障处理积累的经验也最多，故障判断准确率也最高。现在以SS480185机车A41位轴承二级报警为例对JK00430装置的轴承故障判断的情况进行简要说明。

SS480185机车从2020年6月28日开始出现A41位轴承二级报警，到2020年6月30日出现二级报警50次每趟，报警次数多且报警等级很高，对数据进行细致分析判断，决定扣车处理。判断依据为：

（1）根据故障波形判断，属于轴承外环故障中标准的梳状波形。

（2）时域波形图中初级诊断值已经到达上限10000SV。

（3）频谱图（图1第二栏）为标准三阶谱，且与诊断抽象谱图（图1第三栏）中外环故障诊断结果吻合。

基于以上三点，可以判断，此轴承外环存在故障，且故障状态明显。

2020年7月2日对SS480185机车A41位轴箱轴承进行解体检查，发现外侧编号为3—1287的轴箱轴承外环滚道出现大面积剥离，情况极其严重（见图2）。而此类故障如果未安装此监测装置，仅仅对机车轴温进行监测，必然难以发现，而故障的进一步恶化很可能具有突然性，最终导致轴承固死这一灾难性后果。

该装置安装后，经过机辆分公司技术人员对装置分析系统的掌握，现在对于出现频率最高的轴箱轴承、踏面问题以及故障频率较高的牵引电机轴承故障可以做到故障判断准确率接近100%。

三、存在的问题及解决措施

该监测装置的运用虽然有效地避免了很多走行部故障的发生及扩大，但在使用过程中仍然发现了不少问题。主要有以下几方面：

（一）齿轮故障判断困难

根据该装置的工作原理及其工作目的，大小齿轮啮合也是其监测范围之一，但该监测装置对于朔黄铁路机车运用过程中曾经出现的小齿轮崩角及崩齿，却无报警信息，甚至无预警信息，说明此监测装置还存在很大的盲点。从2017年起共出现主动齿轮崩角及崩齿故障达7起，具体情况见表2：

图3为2019年5月6日SS480054机车A3主动齿轮崩齿情况，一个整齿断裂，该监测装置未见任何报警信息。原因分析：由于齿轮啮合的原始波形是通过间接测量得到（通过每轴的2位进行监测），而这原始波形中间夹杂了牵引电机轴承波形、轴箱轴承波形以及踏面波形，必须将齿轮啮合波形从以上几种波形中提取出来才能进行有效分析。而从几种互相干扰的波形进行单一波形提取具有较大难度，并且从动齿轮与轮对具有相同频率，更是很难区分开。

改进：在传感器采集的波形中参照齿轮啮合的特点，也就是存在固定啮合谱的特点来筛选齿轮冲击震动，从波形上将齿轮啮合信号与其他信号区分开来，进而得出准确地判断。具体来说，由于齿轮断齿之后，齿轮重叠系数将小于1，齿轮在啮合中必然会出现异乎寻常的冲击，而且必将周期性出现，而且运行速度越高，冲击幅值越大。而厂家原有的数据分析理念过于着眼于啮合状态的判断，而啮合状态影响因素过多，难以判断准确。厂家已经根据此意见对分析系统进行修改，效果值得期待。

（二）车载设备软件系统存在缺陷

作为安全保障设备，当机车任何一个部位出现报警时，AB节两个主机都应该进行的报警提示。但是此监测装置却存在机车出现故障报警时非操纵节无故障提示及报警信息，造成报警信息不能及时被乘务员听到，极易造成故障的扩大。

由于此隐患的出现造成2012年4月26日SS480153机车出现B22轴温报警时，非操纵节有蜂鸣声，操纵节却没有故障显示及报警提示，导致司机没有及时发现故障。

改进：针对此问题，对原有的故障报警方式进行改进，保证数据进行及时交互，出现故障后双端报警。从2012年5月上旬开始对所有机车程序进行刷新，并在修程中进行测试。经过一段时间的运用，效果良好，有效弥补了这一漏洞。

（三）地面分析软件功能有待于提升

地面分析软件是机车数据管理、故障分析以及故障追踪的重要工具。人性化、可操作性强的分析软件可以大大提高工作效率，减轻数据分析人员工作强度。而现在使用的地面分析软件存在较多不人性化的环节，许多依靠软件可以完成筛选的环节却需要人工去完成，具体问题及改进措施如下：

1.数据导入后弹出的报警信息不能编辑、复制

数据导入后弹出的报警信息不能编辑、复制，当需要录入报警信息或留存时只能用手动输入或打印为纸质文档进行保存。

改进：将数据导入后不可编辑的弹出窗口更改为弹出EXCEL表格，以便于数据的留存跟踪，减少数据分析人员工作环节。

2.不能自动核对数据更新

数据全面和更新及时是有效分析的前提，但是机车数据下载导入是否及时，有没有漏转的情况出现，现有的软件需要手动查询去完成。

改进：要求软件设置查询按钮将更新情况自动导出一个表格，显示最新的数据更新日期，从而保证数据及时更新，有效避免遗漏。

3.针对简单错误没有辨识能力

更换主机时经常会因为工作疏漏出现车号错误、车型错误以及时间错误等情况，往往会因为下一环节监督不足、疏漏导致此错误长期存在。其中以车号错误危害最大，当两台机车为同一车号时，如果其中一台出现故障需要处理，就有可能导致该处理的机车没有处理，而不该处理的机车却被进行了“故障”处理。

改进：针对此问题，要求厂家建立小型数据库針对机车车号是否有重叠、机车型号是否正确和AB节时间是否一致进行筛查，对存在问题的可以第一时间处理，排除隐患。

4.传感器故障判断不能自动完成

传感器是数据采集的第一环节，只有传感器良好才能保证监测装置正常和有效工作。现有的软件虽然有测温故障按钮可以查询是否有传感器或接线盒故障，但是只能逐台车查询，而且经常存在传感器故障却不能在此按钮内体现的现象。

改进：因为传感器故障筛查是以时域波形中的初级诊断值为主要指标进行审核的，当初级诊断值小于100SV，且出现多次就可以认为传感器故障。因此，在数据导人时将初级诊断值小于100SV的机车号及测点位置等信息在导入列表中弹出，由分析人员以此为依据进行再判断，就有效弥补了原有软件的漏洞。

5.对温升信息软件关注不足

轴温报警是比振动报警更为严重的报警信息，但是该监测装置的设置为只有温升超过55℃的时候才进行轴温报警。但是对于同一机车来讲同位由于工作状态接近，温度基本接近，当某一轴位温升远高于其他轴的该位时就算没有到达温升55℃的温升标准也极有可能存在故障。

改进：鉴于此问题的存在，在软件中增加温度参数筛选门槛，在数据导入时就将高于门槛值的轴位筛选出来，以便于进一步分析，而不用逐台分析，在提高设备安全性的同时提高了工作效率，从而保证能及时查询温升异常的机车，第一时间排除隐患。

6.不能筛选无速度信号的机车

机车速度信号是准确进行振动报警的必要条件，当速度低于20km/h甚至没有速度信号时，不进行振动检测，因此也就不会有振动报警，而温度信号只要合上蓄电池就可以监测。现在该软件还不能进行速度信号缺失的检查，只能通过逐台车对比查看，这在日常工作量较大的情况下很难做到。

改进：将振动信号和温度信号以及两节机车的速度信号进行比对，如果出现一趟行车只有温度信号没有速度信号的情况或两节速度信号偏差过大，可以直接在数据导入时反馈出来，这样就可以使数据分析更加完善。

针对以上6项问题，在新版的网络版软件中已经得到改进，大大减少了人工作业的工作量，也杜绝了很多重复劳动，取得了很好的效果。

四、结语

自从朔黄铁路加装监测装置以来，有效地避免了机车走行部故障的扩大，杜绝危及行车安全的故障发生，为朔黄铁路运量持续增加提供了保障。虽然这套监测装置仍然存在一定问题，齿轮报警及分析软件存在一定缺陷，但是分析软件在进行相关的研发和改进之后，此装置可以更加高效、精准地完成对机车的监测。