城市轨道交通车辆转向架故障诊断与维修探讨

城市轨道交通车辆转向架故障诊断与维修探讨

田丹

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 广东广州 510555

摘要:目前，城市轨道交通已经成为城市公共交通的主要组成之一，同时也是城市实施可持续发展的必然选择。转向架作为城市轨道交通车辆的重要组成之一，其结构以及运行效果直接影响到了车辆的运输量，运行品质及运行安全。故本文通过研究转向架在车辆运行过程中可能出现的故障进行分析并提出相应的维修方案，从而为提升城市轨道交通车辆运输量及安全性提供参考。

关键词：城市轨道交通；转向架；故障维修技术

引言

城市轨道交通作为主要的城市交通运输项目，有效地解决了城市交通运输拥堵的现象。由于城市轨道交通运输本身的时效性、准确性以及稳定性，使很多上班族都会选择利用这种交通工具来避免耽误工作行程。地铁由多个部分共同构成，转向架作为其核心组成部分，大部分安全事故的出现都与转向架故障有一定关联。

1 转向架概述

转向架的基本功能为：承载、牵引、缓冲、导向以及制动。承载就是平均分配轴重，承受转向架上部所放置的全部重量；导向作用就是车辆在运行过程中经过曲线轨道是能够安全稳定地进行转向；缓冲就是转向架设置弹簧装置，充分发挥其良好的减震特性，能够缓冲车辆经由不平顺线路的冲击，是车辆平稳运行的重要安全保障；牵引车轮与钢轨接触处的轮周牵引力传递给车钩、车体，保证一定的车轮与轨道间的黏着力，从而保障车辆前进的牵引；制动就是生成制动所需的制动力，为车辆在规定的时间和距离内进行减速或停车。城市轨道交通车辆转向架没有统一的类型分类，基本上是按照车辆类型、转向架上轴数、弹簧装置的型式、转向架整体结构、一系定位方式和有无动力原件等等结构或类型上的特征来进行分类。

2 城市轨道交通常见转向架故障

2.1 转向架轴承故障

通过对这一高速动车组转向车辆轴承失效时间的探析，察觉到剥离故障的高发时间段集中在速动车修理后。探析这一问题出现的原由，是因为不合理的组装所致。由于在高速动车维修后装配的过程中，框架和轴承融合装配所选用的技术仍有待完善，装配后容易遇到框架与轴承之间的碰撞，对轴承区域形成损坏，导致优质轴承剥离中存在一定的隐患。在高速车组高速运转的情况之下，轴承环与滚动体之间会产生弹性波动，重复的交变应力会加剧轴承的损伤和疲劳，最终发生剥离失效。此外，于高速动车组行驶之中，因为轴承的密闭性能相当好，故能消除雨水以及灰层等异物进到轴承中造成润滑欠佳最终形成的轴承失效原因。通过对故障轴承进行探析，发现造成轴承失效的核心原因之一还包含轴承制作材质、技术不合规的问题。

2.2 转向架构架出现损耗

转向架起到支撑车体的作用，承受整个车体的重量，并传递作用力，从而让各轴重可以均匀分配。随着城市轨道交通运输量的增长，在积年累月的运行后，由于时间的推移和载重量较大，车辆转向架承受的静、动载荷都很大，从而导致转向架构架上出现损耗是必然的故障问题。根据目前的工艺技术，制造的转向架平均寿命一般为三十年，长时间运行或是转向架本身质量有问题会大大降低转向架的抗疲劳性，从而降低使用寿命。而损耗出现的根本原因多半是因为焊接的层间融合不良，一般出现的问题有:侧架立柱磨耗板痕纹、侧架裂纹、承载鞍裂损、承载鞍磨耗、交叉杆裂纹、摇枕裂纹等。

3 城市轨道交通车辆转向架的故障检修技术方法

3.1 转向架轴承故障检修

（1）要不断提高高速动车组机械工程师判断高速动车组转向架轴承故障的能力，以便及时监测和判断高速动车组轴承组的运作实况，重点监测轴承运行中频繁故障的范围和位置;此外，根据以往轴承故障诊断的经验，可以开发出有关的轴承故障声音特征，使机械师可以更加及时、准确地确定高速动车组运作中的轴承故障。（2）可以选择运用追踪检测的方式。这就要求机械师对高速动车组中满足检测条件的轴承编制和其相适应的轴承运作实况测试方案，应于规定的时间内诊断和一一检查高速动车组转向架的轴承，如此一来便可以提早且及时地察觉到轴承的初期故障，从而编制出轴承故障的跟踪办法。如此既能清楚知道故障出现的里程范围，又可以为今后的轴承故障检修及监测予以很好的借鉴。（3）适当优化高速动车组的转向架装配技术。由于在轴承的高速运转之后会产生某些问题。在这一基础上，这就要求对轴承的装配过程以及设备的可行性等皆做全方位的检查，以至于很好地避免装配过程中所导致的轴承表层损坏。还应该关注的是，就现今的高速动车组转向架轴承故障诊断结果分析而言，当前多使用测试及诊断方式仍只能判断轴承所有部件发生剥离故障，但是，剥离失效后的剥离长度以及剥离深度等维度的具体判断信息无法明确界定，也无法对故障发生部位失效后的运行状态进行合理的推理和预测，需要进一步研究。

3.2 转向架构架的维护

一是构架清洗。通过清洗构架表面的污垢、油渍，来保障构架接下来的维护可以顺利进行。二是构架检查。将转向架拆解后，首先要目测检查，注意各悬挂点，焊接点以及焊缝是否有裂纹、变形等状况，焊接是否良好。并且要求构架电动机悬挂座等受力部位没有裂纹、冲击损伤等情况。然后是采用内视镜聚光灯检查横梁是否有腐蚀、裂纹等情况。接着是堵塞口检查，观察转开口处塞子有没有塞好。三是构架探伤。探伤的方式可根据裂纹的形式采用渗透探伤、磁粉探伤以及涡流探伤。对焊缝、应力集中的位置、曾经出现过裂纹或发生过冲击变形的部位要着重检查，并进行探伤。四是尺寸检查。通过测量判断构架的关键部位尺寸是否符合要求。五是补漆、油漆和涂油。针对转向架构架脱漆部位进行补漆，严重部位进行重新油漆，对于不能油漆的部位涂符合要求的油，防止生锈。六是记录。将维护好的转向架构架信息，维护内容，测量的数据进行记录，一般有录入数据库或登记入档案两种方法。

3.3 小波包-包络解析

针对小波包-包络解析的认识与了解，对后续的转向架故障诊断和维修具有重要意义和引导作用。基于频率对故障的分析，在轴承的早期出现故障，通过特定的频率表现出来的信号是非常微弱的，在处理这一信号中也很难发现其障碍。通过轴承自身故障带来的连锁反应能够产生共振，这一元件的振动就会带动轴承发生故障部位自身频率的影响，然后通过对应的设备实现信号提取，最终通过包络谱直接分离共振频率，这就是对应的小波包-包络分析的实际工作机理。

结束语

城市轨道交通作为目前常见的交通方式，是城市化发展至关重要的因素。而转向架作为城市轨道交通车辆最重要的组成部位，其状态及技术性能直接关系到车辆的运行安全以及运行质量。如何做到系统化的维护，检测以及修理是一个至关重要的问题，也是未来城市轨道交通发展的思考方向。目前我国 RCM 在城市轨道交通上的应用还未完善，但只要能通过 RCM 技术针对车辆维修进行管理，优化维修方式、提高维修效率、降低维修成本，那么对于目前我国的转向架维修技术将有明显的改善和提高。

参考文献

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