机车走行部车载监测数据综合应用研究
1 引言
机车走行部车载监测子系统是各机务段整备检修的重要设备，在机车运用中发挥着为安全保驾护航的作用，其温度报警是判断走行部相关部件是否良好的重要依据，装置安装以来,成功预报了多起走行部故障,包括轴箱轴承故障、电机轴承故障等,为确保客运机车的安全运用发挥了重要作用, 有效地防止了多起可能发生的热轴、燃轴等恶性事故及在线影响运行的故障,有力地保障了行车安全。同时，系统也是整备检修过程中的重要参考，能够准确的反映走行部设备当前的状态,其预警能力的提升有助于对机车走行部早期故障进行处理,将安全防线控制在段内,做到“防患于未然”。因此，机车走行部车载监测子系统对于机车的正常运用、检修、整备有着重大的意义。
在确保走行部安全方面，温度信息直接反应走行部的安全状况，是否能够对温度信息进行充分的分析，从而对走行部安全状况作出准确判断，直接影响到机车的运行安全。基于此，我们需要通过信息技术将温度信息通过软件进行提取，做出正确的分析，避免人工分析存在的漏洞，提高分析效率，从而确保机车安全。尤其在当前的形势下，铁路发展的步伐越来越快，全路客货运力紧张，机车运用交路长，检修整备时间短，机车走行部安全监测方面逐步向自动化和信息化方向发展。为满足铁路信息化的需求，通过软件来实现相关监测信息的综合分析，提高分析的准确性、有效性和效率，成为我们的必要选择。
......
基于对机车走行部监测装置的规范管理，使得装置检测数据的稳定性和可靠性大大提高，作为运用部门我们面临的课题从原来的不断完善装置的修管用，减少误报警，保证装置工作的可靠性，逐步转变为如何运用装置检测的数据，充分发挥装置保安全的作用。通过对机车走行部车载监测数据进行综合应用研究，可以实现机车走行部轴承、齿轮和轮对踏面相关部件故障的早期预警，以期将走行部安全防线从以往的行车途中前移到机务段的日常维修中来。
（1）整备管理。车载设备采用计划检修与故障报活检修相结合的模式，对车下部分采用检查检测相结合的办法，通过便携式检测仪对车下传感器网络进行检测和故障判断；对车上部分以检查试验为主。
（2）数据管理。走行部监测装置运行数据采用机车入库趟趟转储、趟趟检索分析，数据限期保存、定期清理，对每台机车必须保存原始数据，原始数据保留期限最少为半年，典型案例永久保存的方式。
（3）运用管理。一是在装置的使用上要求机车出库时，“装置”应处于良好状态，“装置”不良，禁止机车出库牵引列车。二是途中报警，严格按规定要求处理。三是装置在途中出现故障，按应急处理办法监控运行。
（4）检修管理。一是制定了机车走行部监测装置的中、小、辅修检修工艺。二是制定了装置配件检修工艺和配件互换管理办法。三是不断地完善整备修检查范围和技术要求。
......
2 机车走行部轴承温度检测分析
对影响机车走行部温度检测数据的因素进行深入分析和挖掘，是做出走行部数据正确分析的基础，，是解决当前温度数据对比分析的理论依据。根据机车的实际运用状态，我们要找到影响机车走行部轴承温度的末端因素：
（1）同一转向架轴箱同测点：包括 4 个对比组 11、21、31；16、26、36；41、51、61；46、56、66。
（2）同一转向架电机位同测点：包括 4 个对比组 12、22、32；15、25、35；42、52、62；45、55、65。
（3）同一转向架抱轴同测点：包括 4 个对比组 13、23、33；14、24、34；43、53、63；44、54、64。
......
本文通过对一定数量的和谐型机车数据从温升分布情况进行统计分析，并由此反映出各和谐机车对比组测温点温升分布情况，从而确定出地面分析预警门限值标准。
统计方式： 本次统计主要应用到最大温升指标，统计最大温升的分布情况。统计对象为 HXD3 型机车对比分析测点组，统计时间为 2014 年度至今有行车数据反馈的行车时间段，统计所有和谐机车 300 行车趟次中各对比测点组出现过的最大温升情况。
（1）同一轮对齿端轴箱与非齿端轴箱测点对比门限值的确定（包括 6 个对比:11、16；21、26；31、36；41、46；51、56；61、66）。
①1 轴 1 位与 1 轴 6 位最大温升详细统计结果情况如图 2.1。
在解决了对比分析测点和门限值标准以后，如何完成机车走行部监测数据的对比分析，对数据分析软件进行改进，通过简单的操作实现复杂的数据对比分析过程，直观的显示出分析结果，成为现场迫切需要解决的问题。一键分析系统的设计开发，本着满足机务段机车检修部门按照标准要求对机车走行部监测数据进行更为有效的科学分析和数据管理，避免依靠人工对比和记录，步骤繁琐，极易出现遗漏的问题，达到更好地为现场生产服务的目的。考虑到数据转储分析工作人员计算机操作能力、水平参差不齐的现实情况，提出了系统温度对比分析操作简单易行的需求；考虑到机车整备作业任务量繁重，机车走行部监测数据分析的时效性的要求，提出了系统温度对比分析快捷、高效的需求。采用“一键分析”系统 ，自动依据事先设定的门限值对温度数据进行自动对比分析，并给出分析结果，成为满足现场的迫切生产需求。
在实现“一键分析”系统过程中，需要比较不同轴位的温升情况，而机车轴温监测采用多传感器轮询模式。以 6 轴车为例，共计 36 个传感器。车载系统每隔一定时间轮询查看每个传感器数据，造成多传感器上传数据时间不同步。且在数据传送、处理、存储过程中经常发生轮询频率不一致情况，造成数据频率不一致。这就造成不同轴位温度数据没有可比性。所以本文提出以多传感器时间配准方法，克服数据不同步，不同频的困难。以下将分析多种时间配准方法，选取最适合本文课题的配准方法。
......
3.1 内插外推法 ................................................... 28
3.2 最小二乘估计 ................................................... 30
4 一键分析系统的设计与实现 ........................................ 36
4.1 设计目标 ...................................................... 36
4.2 设计原则 ..................................................... 37
5 系统研究成果与应用效果 ......................................... 48
5.1 系统的研究成果 ................................................ 48
5.2 创新性、先进性 ............................................... 48
5 系统研究成果与应用效果
经过对济南铁路局某机务段现场需求的详细调研，并经过对机车走行部轴承温度和测温点的分析，运用技术攻关的方式切实完成了机车走行部轴温对比“一键分析”功能的设计，实现了与原地面分析系统的紧密耦合，使轴温数据对比分析工作与地面数据分析系统无论从技术的衔接、操作的同步上都是完整的，并且充分利用机务段网络平台，丰富了机务软件平台的整体功能。
......
(1)将机车走行部各轴承测温点进行分组，利用数据对比分析的方法实现对轴承质量状态的预警。这种分析方法具有一定的创新性，排除了非轴承故障因素造成的轴承温升报警和超温报警，对准确预报机车走行部故障，维护正常的铁路运输秩序具有重要指导意义。
(2) 采用“一键分析”来完成复杂的对比分析程序，方便简单，现场适用性强。
(3)“一键分析”功能依托于原有的地面分析软件和段级办公网络平台，具有安全可靠系数高的特点。
(4)系统采用了当今成熟的设计架构理念、方法和工具。软件采用了 C/S(客户端/服务器)架构模式及 BPL + DLL 的软件框架。既保证了数据量大时的速度，提高了数据的安全性，又使软件具备一定的扩展能力。
......
（1）现场使用效果
①操作简单、现场适用性强 。机车走行部轴温数据对比“一键分析”操作界面设计简单实用、人性化，操作简单，结果显示迅速、明了。当处于温度分析界面时，点击“一键分析”按钮，软件会自动依据事先设定的对比分析测点组及对比分析门限值进行对比分析，对当趟或一段时间内的温度数据进行筛选，“一键分析” 功能的操作界面如图所示：
点击“一键分析”后，系统会自动对机车同一转向架对比分析测点组或同一轴上的对比分析测点组的温度数据进行自动对比分析，并将所关注的轴位信息及数据发生时间标示出来，给出分析结果，以下是该功能的结果显示界面：
......
6 结论与下一步工作设想
本文从机车走行部车载监测子系统存在的问题出发，通过对影响机车走行部温度检测数据的因素进行深入分析和挖掘，提出了对机车走行部轴温数据进行对比分析的理论观点。根据对影响轴承温度的主要因素进行分析，选择出了受相同外部因素影响的轴承温度测点组情况，同轴方向确定同一轮对齿端轴箱与非齿端轴箱、齿端抱轴与非齿端抱轴、同一电机齿端与非齿端测点为对比分析点组；同位方向确定同一转向架轴箱、抱轴、电机位同测点为对比分析组。同时，本文通过对已有和谐机车轴温数据的数据统计，反映出各对比测点的温升分布情况，并由此确定出了 30 组对比测点的门限值标准。
为了使机车轴温数据的对比分析变得更精确和方便，在实际应用过程中，实现了数据对比分析“一键分析”功能，可将趟车温度数据进行自动对比，极大地提高了数据分析速度和准确性。根据一键分析功能的应用实际，我们得出以下结论：
（1）一键分析系统操作简单、分析效率高。系统实现了通过“一键分析”功能完成机车走行部 30 组轴温测点的对比分析过程，对提高分析效率、防止误、漏分析意义重大，系统操作简单，结果显示迅速、明了，现场适用性强 。
（2）数据分析准确。数据对比分析选择分段插值拟合方法进行时间配准，能很好保证数据在整个时间长度上能取到融合值，且拟合误差几乎为零，很好的解决了由于机车轴温监测采用多传感器轮询模式，所记录数据具有不连续，间隔不等的问题。选取形状保持平滑拟合方式进行多传感器数据对比的基本时间匹配方式，曲线不存在过冲和拐角方直不光滑现象，拟合效果理想，保证了数据对比分析的准确性。
（3）可靠性高。“一键分析”系统是在原有地面分析软件的基础上开发的，与原有分析软件高度融合、紧密衔接，不改变原有软件的操作习惯，现场适用性强。系统依托段级办公网络平台，具有安全可靠系数高的特点。
......
参考文献（略）
本文编号：49928
本文链接：https://www.wllwen.com/wenshubaike/lwfw/49928.html
