关键词：动车组;异音异响;检测控制;系统设计
引言
在动车组车辆上，齿轮箱作为传递运动的关键部件，在实现车辆运行和传递牵引力中发挥了不可替代的作用。由于其结构复杂、工作环境恶劣与多变，工作连续运转时间长等原因，齿轮及轴承等零部件易受到损害并出现故障，会直接影响动车组车辆的正常运行。因此，通过对动车组齿轮箱运行过程中危及安全的重要事项、重点部件和部位进行在线监测，确定其整体或局部的状态，对提高动车组齿轮箱防范安全事故的能力具有重要意义。
1常见异音异响故障分析
1.1车内异音
车内异音主要是噪声问题，噪声大，对运行安全不会造成太大的影响，但是异音位置增多，会降低旅客舒适度，也会引起旅客不安全的心理反应。在动车组客室内要注意螺栓必须安装到位，避免在高速时运行时出现振动异响。(1)客室内墙板、顶板、行李架等上部服务设施导致座椅、墙板等异音问题，均是内部螺栓等安装不到位，动车组在库内静态检查不易发现。动车组高速运行后，随着动车组运行时振动出现。(2)车内空调引起异音或者振动大3型系列动车组空调机组在车顶，四方平台动车组空调机组裙板设备舱内。3型系列动车组在空调运行中，顶板会发生振动大或者异常，四方平台动车组在底板上能感觉到异音或者振动大。冷凝风机、废排风机、空调风道中存在异物等导致异音问题。(3)司机室内操作台、头舱等导致动车组司机操作台面由于固定螺栓安装不全或者紧固不到位，出现异音，司机容易发现。其中2型动车组前部有前舱，内部有前舱门，当前舱门关闭不到位时，动车组在运行时，由于风压气流原因，司机室内噪声会很大，属于车内密封不严。3C/BL型动车组司机内侧窗属于逃生窗，在关闭不严时，动车组高速运行时也会出现异音。同时副驾驶座右手边的配电柜挡板由于涉及原因，容易出现安装不牢靠导致振动异响问题。
1.2温度因素
通常情况下，动车组转向架及车体零件、部件、总成等的异响与所处系统环境温度相关，随温度的降低而升高。
1.3轴承内部故障引发的异响
故障表现为动车组运行达到一定速度后发出固定频率的异响，通过随车机械师途中巡视发现（因福州动车段发现的轴承故障造成的异响均在故障初发阶段，轴温升高尚未达到报警界限，所以在监控动车组状态的IDU上未能发现该故障），此故障较难发现，要在一定速度才会发出异响，需随车机械师认真甄别。其产生的主要原因为：（1）轴承材质问题；（2）热处理不良；（3）局部外伤、锈蚀、偏载或过载；（4）材质正常疲劳破坏。
2解决动车组运行异音的有效措施
2.1加强清网质量控制
动车组清网涉及裙板、底板等，当清网时更换的滤网安装不到位、裙板底板紧固不到位，均会发生异音问题。因此清网质检员要全面把控质量，避免部件安装不到位。
2.2温度采集硬件电路设计
根据系统总体方案，此次设计选用的是Pt100铂电阻温度传感器．但其在实际使用过程中需要解决两个问题，一是消除铂电阻传感器导线线阻，二是消除铂电阻阻值与温度非线性关系的影响．两线制的铂电阻接入电路后，测量结果无法消除导线线阻的影响，故在精密测量场合应用较少，四线制铂电阻在应用中需要高品质恒流源作为电源，将四根导线两两一组，分别作为供电线和测量线，它对电源要求高、且接线多，在工业现场中最常用的是三线制的接法，通过不平衡电桥调零消除导线线阻影响，进而测得连续变化的阻值．
2.3加强科技手段监控
利用TEDS系统、受电弓检测系统、踏面检测系统等，加强动车组监控，发现隐性故障时，利用已有科技手段，为动车组保驾护航。
3异音异响监测系统设计
3.1监测系统整体设计
针对动车组运行途中及检修库供电检查阶段的动车组情况，异音异响问题主要包括两个难点:①故障声最有可能为哪种机械故障或电气故障;②故障声信号源在哪里。因而并行两路进行系统模型设计，主要由信号定位处理系统及信号检测比对系统组成。整体系统设计如图1所示。如图1所示，一种动车组行车异音异响监测系统主要由位置检测处理系统及信号检测比对系统组成。疑似故障声音接收/采集模块可选择接收来自动车组行车途中的异常故障信号，并将该疑似范围内的故障声信号信息通过信号处理电路转换处理，输入到频率比对器中，其中信号处理电路由高频滤波电路与共射放大电路连接组成;另一方面故障声音接收/采集模块将疑似范围内的故障声信号信息通过信息处理系统输入到空间位置检测播报系统进行定位处理。频率比对器结合所述空间位置检测播报系统输出已存故障原因，另一支路输出异常故障信号，储存于异常故障信号储存模块中;经过铁路专业技术人员现场排查，确认为动车组故障信息后上传到故障信息系统进行存储。铁路专业技术人员对疑似异常故障信号进行现场疑似故障排查确认，判断是否为影响行车安全的故障因素。其中非故障信号源与故障信号源包括故障声音频率及故障产生原因、发生部位。对非故障信号源信息进行确认，然后记录并输入到声音接收/采集模块中，以保证该频段内的声信号下次不再被采集处理。故障信号源信息人工后台录入频率比对器中，以保证下次对该频段故障信号的直接监测播报。.png)
图1动车组异音异响监测系统图
3.2硬件组成
本系统硬件部分由锂电池、直流转换器、NICompactＲIO控制器机箱及C系列模块、无线透传DTU以及各测量参数传感器(振动、温度、转速、油品)组成。锂电池提供24V输出电压分别为DTU、NICompactＲIO控制器机箱以及直流转换器供电;转速传感器及GPS工作所需5V输入电压由NICom-pactＲIO机箱输出提供;油品传感器工作时需输入12V的工作电压，由直流转换器提供;压电式振动传感器由NIC模块提供4～20mA的恒流源;温度传感器不需要额外的电源。
3.3检测分析处理系统
动车组故障通常会以引起相关零部件振动或者部件间接触噪声级别的增加为特征，因而在监测动车组故障时，检测出故障产生声音或者振动幅度的大小是系统的一个重要方面。本系统采集点使用传声器(声音传感器)以及振动计检测动车组的异音异响故障。
结语
综上所述，高速动车组异音异响问题种类繁多、位置也不确定，但是都能传递到客室内，通过认真检查都能够发现。要求随车机械师执行听、看、闻、巡、联的五字作业法，地勤机械师在动车组日常检修中认真执行作业标准，提早发现，提早处理，消除故障隐患。根据不同的异音异响情况，制定整改措施，加强源头质量控制，有针对性的解决问题，为旅客提供一个安全、舒适的乘车环境。
参考文献
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［2］匡双芹．动车组检修基地与动车检修分析［J］．产业与科技论坛，2011，10(2):90-91．
［3］高飞，潘钰．北京动车组检修基地与动车检修［J］．铁道机车车辆，2010，30(4):77-81．
论文作者: 崔凯 张旭 鲍程程,孙晓存 吴智勇
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年4期
论文发表时间:2020/4/14
标签：车组论文; 故障论文; 系统论文; 信号论文; 信号源论文; 齿轮箱论文; 发现论文; 《工程管理前沿》2020年4期论文;