CRH2型动车组防滑阀动作不良故障原因分析及措施（大全）

第一篇：CRH2型动车组防滑阀动作不良故障原因分析及措施（大全）

CRH2型动车组防滑阀动作不良故障原因分析及措施

摘 要：简述防滑阀作用，分析CRH2型动车组防滑阀动作不良故障的现象、原因，阐述其工作原理，提出故障的解决措施及维护建议。

关键词：动车组滑行；轮对擦伤；防滑阀；防滑阀连接器

随着动车组朝着安全性、高速性、舒适性的方向发展，导致动车组单轴牵引功率和制动功率不断提高，但制动力的提高，又使制动过程中的滑行问题凸显出来――滑行是在轮轨间制动力超过粘着力最大值时产生的。对于高速动车组来说，一方面，列车所需的制动力变大；另一方面，列车高速运行时轮轨间粘着力明显下降，这就使得动车组更易发生滑行现象。滑行对列车的危害巨大，体现在：（1）滑行会使制动力急剧减小。滑行发生前，轮对处于滚动状态，轮轨之间的制动力为粘着力；而滑行发生后，轮轨之间的作用力变为滑动摩擦力，其值要比粘着力小得多。制动力的急剧下降会使列车的安全制动距离难以保证，尤其对于高速运行的动车组，行车安全将受到更加严重的影响。（2）滑行会使车轮踏面擦伤。踏面擦伤不仅会降低乘车的舒适性，也会给转向架的零部件带来附加的冲击力，使其寿命缩短。因此，为尽可能防止滑行现象的发生，在动车组上安装了防滑阀。防滑阀功能概要

时速350公里速度级动车组采用气动卡钳盘式制动装置，单独设了个防滑阀，每节车下安装有两个防滑阀，分布在1、2位端。在实施空气制动时，接受由滑行检测器发出的制动缓解信号及再制动信号，进行制动缸压缩空气的供气的打开、关闭及排气，防止车轮打滑并抑制制动距离延长。防滑阀故障案例

2013年03月12日，CRH2型动车组专项修作业，检修人员防滑阀自检作业时，发现04车1轴防滑阀动作状态正常，02轴防滑阀不动作。检查情况如下：

1.投入主控、制动控制手柄，给BCU上电。

2.打开04车自动控制装置盖板，给BCU上拨码开关SW1=

4、SW2=0时SW6向上，实行滑行防止阀输出回路自行检测。

3.在04车1位转向架观察防滑阀动作状态，发现04车1轴防滑阀动作状态正常，02轴防滑阀不动作。

4.因为01轴防滑阀动作正常，可以判断控制逻辑电路正常，可以判定发生故障的部位为防滑阀及其连接器。

5.将02轴防滑阀更换，再次做防滑阀自检试验，发现01轴防滑阀动作正常，02轴防滑阀仍然不动作。

6.通过更换防滑阀可以判断02轴防滑阀本身工作正常，进一步检查02轴防滑阀连接器，发现防滑阀连接器内母针松动，导致连接器与防滑阀接触不良。

进一步检查02轴防滑阀连接器，发现防滑阀连接器内母针松动，衬套有扩张现象。将连接器内母针重新紧固，再次做防滑阀自检试验正常。最终判定防滑阀不动作的主要原因为：动车组防滑阀组件因衬套发生扩张而导致传输不良。防滑阀连接器组成

防滑阀连接器主要有6部分构成，分别是：衬套、橡胶插座、机架、密封垫、密封环、紧固螺母。

其中衬套材质为锡青铜，结构为半开口式，与公针的接触长度为8.8mm。橡胶插座由两个不等径的圆柱构成。机架由两个子件组成，带防滑筋部为回旋体，可绕固定体自由旋转。密封垫及密封环组合使用可保证连接器尾部防护等级的要求。紧固螺母用于锁紧密封垫及密封环，且具有防松功能。防滑阀连接器衬套扩张原因

防滑阀连接器橡胶插座的底部与机架之间存在约12mm的间隙，同时橡胶插座为橡胶材质，具有一定弹性。连接器拔插作业时，由于车下安装空间的限制，橡胶插座衬套与插针之间不易准确对位。将会使橡胶插座产生一定角度的倾斜，若此时继续对连接器反复旋转拔插，将会导致衬套扩张，从而产生插针与衬套接触不良的现象。解决措施

为解决橡胶插座和机架存在间隙、橡胶插座衬套和插针对位不准问题，须改进防滑阀连接器结构：

为解决橡胶插座与机架的间隙导致橡胶插座倾斜问题，在连接器橡胶插座后端增加支撑，填补插座和机架之间的间隙，为橡胶插座提供受力支撑点，可有效的防治橡胶插座在连接器内窜动。在连接器拔插过程中，能避免橡胶插座倾斜引起的插接对位不正，从而有效避免衬套的扩张，保证连接器插针与衬套的有效接触。日常检修运用维护建议

6.1动车组运行途中

动车组运行途中发生制动控制装置059故障，随车机械师严格按照《CRH2型动车组途中应急故障处理手册》中处理步骤操作，并加强与应急台的联系。

6.2动车组检修过程中

一级修：一级修过程中发现车轮擦伤故障较多，首先查看MON页面下“空转滑行”检测数据是否存在异常；然后加强防滑阀状态的检查，必要时打开制动控制装置盖板，做防滑阀自检试验，判断防滑阀的动作状态。

二级修：加强制动控制装置的检查，防滑阀自检试验，发现防滑阀不动作，需对防滑阀及其连接器等进一步检查、试验。

参考文献

[1] 李培曙.防滑器的防滑作用与黏着利用.铁道车辆

[2] 彭俊彬.动车组牵引与制动.中国铁道出版社

第二篇：CRH2A型动车组车钩故障分析及处理措施

CRH2A型动车组车钩故障分析及处理措施

摘 要：CRH2A统型动车组在检修运用过程中，多次发生重联失败，通过对动车组重联过程的原理、车钩组件结构、现场故障车钩的检查情况分析，有效的解决了动车组重联故障。

关键词：动车组；重联；车钩；限位开关；卡滞；故障概述

自2013年CRH2A统型动车组投入重庆北动车所运用以来，动车组根据客流变化采用单编、重联两种模式运营，常需要重联、解编作业。在动车组重联的过程中，发生多起重联不到位故障，影响了正常的铁路运输秩序。本文通过对CRH2A统型动车组重联原理、前端车钩组件结构、现场故障车钩的检查情况分析，制定出几项措施，有效地解决了CRH2A统型动车组重联不到位的故障。问题提出

2016年4月26日，重庆北动车所CRH2A-2336（01）+2274（00）动车组库内重联作业，发现CRH2A-2336列01车机械钩指针指示未完全到位，限位开关触点未动作，电钩未伸出，重联未成功，导致动车组未按时出库。动车组重联原理

3.1 前端车钩连挂系统原理及操作方法

CRH2A统型动车组头尾两端安装有前端车钩缓冲装置，用于实现动车组之间的机械、电气和风路的自动连接和自动分解，并可以手动分解。主要由连挂系统、缓冲系统、安装吊挂系统、电气连接器 等几个模块组成。可在短时间内实现机械、气路和电气的自动连挂分解和手动分解。

连挂系统采用了10型机械车钩，配置了电气车钩承载机构和风管连接器；缓冲器采用大容量气液缓冲器、环簧和橡胶轴承，拉伸方向的缓冲通过环簧和橡胶轴承来实现，压缩方向的缓冲通过气液缓冲器和橡胶轴承来实现，可以满足高速连挂时的能量吸收功能；安装吊挂系统采用橡胶支持和机械对中方式，可以提供钩缓装置的水平支撑和机械对中，同时保证钩缓装置的转动性。

连挂系统用于实现车辆间的机械和风路的连接，同时承载电气车钩实现电路连接，是前端车钩缓冲装置的主要部件。该系统分别由机械车钩、电气车钩承载装置两大部分组成，由以下部件组成：1.接线盒组成；2.手动解钩组成；3.UC阀；4.导引杆组成；5.钩舌；6.MRP阀；7.连挂杆；8.主轴组成；9.BP阀；10.解钩气缸组成。

动车组重联时，动车组机械车钩首先进行连挂，车钩凸锥滑入对方车钩的凹锥中，凸锥触发锁闭机构，棘轮离开锁闭位置，钩舌板和钩舌杆在拉伸弹簧的作用下以枢轴为中心发生顺时针（从上向下看）旋转，钩舌杆和钩舌板相互彼此啮合，完成连挂，此时棘轮从钩体外壳伸出。在机械车钩的侧面安装有机构指示器，该装置可以探测到车钩的连挂状态，如解钩、连挂，并将连挂状态以通断的电信号方式传递到车体。该装置将机械车钩内部连挂零部件的动作转移到车钩侧面的解钩手柄上，在解钩手柄转轴下部安装有两个行程开关，通过与旋转轴同心的凸轮旋转控制行程开关的通断，来实现对连挂状态的检测。红色标记对准。

解钩风管（UC）可以实现两车钩之间解钩气路的连通，这两个连接器分别安装于车钩连挂面下部，当车钩分开时，钩舌杆和钩舌板在外力的作用下（UC解钩气缸动作或者手动拉动解钩手柄）顺时针（从上向下看）转动，将棘轮拉入车钩头外壳的机构山与钩锁啮合。

3.2 动车组重联控制逻辑

动车组重联控制逻辑是由可编程序控制器（PLC）进行。可编程序控制器控制??象有车头盖罩的开闭；车头盖罩的锁定的上锁、解锁；连结切换器的切换；电连接器联解；空气管开闭器的开闭等。

动车组重联过程可通过MON屏进行监控，动车组MON屏“联挂准备就绪”键变为黄色，可操纵动车组以不超过 5km/h 的速度连接车钩。

动车组重联过程中，01车前端车钩正常连挂PLC动作流程：

（1）操作01车司机连挂按钮；（2）PLC收到连挂按钮信号后，输出开头罩解锁指令；（3）PLC收到头罩锁开锁成功指令后，输出开头罩指令；（4）PLC收到头罩开罩完成指令后，输出开头罩锁指令；（5）PLC收到头罩锁指令完成后，输出解切换器指令；（6）PLC收到解切换器到位指令后，输出解电连接器指令；（7）PLC收到电连接器到位指令后，?出测距指令，MON屏“联挂准备就绪”键变为黄色；（8）操纵动车组进行连挂并连接车钩，PLC收到机械钩连接完成指令，输出空气管开指令；（9）PLC收到空气管开到位指令后，输出联电连接器；（10）PLC通过电连接器收到他编组电连接器动作到位指令后，联切换器；（11）PLC收到联切换器到位指令后，输出“联挂完成”，MON自动跳变。

动车组重联过程中，00车前端车钩正常连挂PLC动作流程：

（1）操作00车司机连挂按钮；（2）PLC收到连挂按钮信号后，输出开头罩解锁指令；（3）PLC收到头罩锁开锁成功指令后，输出开头罩指令；（4）PLC收到头罩开罩完成指令后，输出开头罩锁指令；（5）PLC收到头罩锁指令完成后，输出解切换器指令；（6）PLC收到解切换器到位指令后，输出解电连接器指令；（7）PLC收到电连接器到位指令后，MON屏“联挂准备就绪”键变为黄色；（8）操纵他组动车组进行联挂并连接车钩，PLC收到机械钩连接完成指令，输出空气管开指令和联电连接器；（9）PLC收到空气管开和联电连接器到位指令后，输出联切换器指令；（10）PLC收到联切换器到位，通过电连接器收到他编组电连接器动作和他组联切换器到位指令后，输出“联挂完成”，MON自动跳变。故障原因分析

4.1 故障车钩检查情况

通过PLC控制逻辑及CRH2A-2336列01车电钩未动作情况，可初步判定因CRH2A-2336列01车前端车钩故障导致未重联成功，对故障车钩进行拆解发现：（1）机械钩主轴内存在较多油泥，机械钩动作卡滞；（2）机械钩动作限位开关脏污，有锈蚀情况，动作卡滞。

第三篇：CRH3型动车组受电弓故障分析及改进措施

题目：班级：姓名：学号：成绩：

西 南 交 通 大 学

期末大作业

机车检测与故障诊断

CRH3型动车组受电弓

故障分析及改进措施

2016年6月

西南交通大学期末大作业

CRH3型动车组受电弓故障分析及改进措施

摘 要：针对 CRH3 型动车组受电弓软连线、支持绝缘子磨损断裂较为严重问题，结合受电弓结构特点和 CRH3 型动车组运行实际情况进行分析，提出了相应的改进措施和建议，以确保动车组正常运用安全。

关键词：CRH3 型动车组；受电弓软连线；支持绝缘子；故障；改进措施

Abstract：in view of the pantograph soft connection type CRH3 emu, support insulator and wear fracture is relatively serious problem, combining with the characteristics of the pantograph structure type and CRH3 emu operation actual situation analysis, proposed the corresponding improvement measures and Suggestions, to ensure the safety of emu operation.Keywords：Type CRH3 emu;Pantograph soft connection;Support insulator;Fault;Improvement measures

1.引言

受电弓是动车组极其重要的电器部件，用来把接触网2 5 k V的电能传导给车内高压设备。3 5 0 k m / h的CRH3型动车组采用SS400型受电弓。自从2008 年7 月1日试运行以来，截至10月30日，京津城际客运专线运行的6 列CRH3 型动车组平均累积走行公里为 12 万km。由于受电弓具有较好的气动力模型和气流调整装置，能有效改善受电弓的气动力稳定性，保证弓头位置稳定，整体性能基本适应动车组运行需要。但受电弓各软连线、支持绝缘子磨损断裂较为严重（软连线、绝缘子新品使用时间分别仅为6 天与18 天），不仅造成工作量和材料成本的增加，而且还容易造成受电弓各轴承的电蚀和绝缘距离的降低，影响受电弓的正常性能的发挥。在这期间已更换受电弓 24 根软连线、32 个支持绝缘子，换修率明【】显高于其他电器部件1。

2.受电弓的发展和构造

在中国科技高速发展的今天，动车具有清洁环保、高效节能等优点，在铁路运输中发展迅速，是今后铁路交通发展的一个重要方向。正是因为它的大力发展，也突显了受电弓的故障问题。

动车组安全运行的关键部件就是受电弓，它是动车组从接触网上传递能源并获取能源的装置。受电弓安装在动车的顶部，受电弓在使用的时候会上升，与接触网接触，将接触网上获取电流，然后将电流从动车的顶部向动车的底部传送，使动车可以正常的运转。在动车停止时，受电弓不会升起而是贴在动车的顶部。

受电弓是动车组与电流之间衔接桥梁，受电弓的好坏会影响动车组在运行过程中的安全问题，现在普遍在对动车进行提速，对于受电弓的性能也提出了比较高的要求，对于受电弓容易出现故障的原因，做出相关处理的措施，对受电弓定期的检测和故障处理，让动车组能够安全的运行。

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3.受电弓故障原因

首先是接触网与受电弓的不匹配产生的问题。对于接触网的标准悬挂就是使悬挂的接触网弹性均匀。但是这个似乎很难做到，因为接触网的悬挂受到外部环境的影响，所以每一段的弹性都是存在差异的，有些地方安装了过重的装置，就会导致高速运行的动车组的受电弓剧烈波动，就会损坏受电弓。这种现象下的征状就是硬点，在现有的接触网条件下，动车组的速度越快硬点征状就越是突出。这并不是一个很好的现象，接触网的剧烈波动会导致它磨损程度的加剧，也对受电弓产生撞击性损害。

其次是动车组在高速运行中空气的摩擦力对于受电弓的影响。在动车组保持运动过程中，空气的阻力会对高速运动的列车产生影响，对于动车顶端的受电弓也会产生一定程度的影响。在动车运行中，受电弓需要上升与接触网接触，产生振动，而在这一过程中，空气的流动在加速，使受电弓受到空气阻力摩擦的作用，会对动车顶部的受电弓产生较大的影响。

第三是受电弓与动车顶端链接不当，动车在高速运行过程中受电弓在频繁工作，如果受电弓链接不当造成的断股，就会造成链接部位的磨损，影响受电弓的使用寿命。现在受电弓的软连线形状多以扁平形结构，在空气阻力和链接面积相同的情况下，这部分受到的压力是比较大的，受电弓软连线截面形状不当造成的软连线容易断股。这就会造成很多危险，比如局部电流增大，软连线链接的部分温度过高，这样增大了链接部分的电阻，软连线容易发生热脆，使受电弓发生故障。

总体来说受电弓故障的主要原因有：接触网与受电弓的不匹配产生的问题，空气的摩擦力对于受电弓的影响，受电弓与动车顶端链接不当，碳滑条磨损严重，网线故障，受电弓碳滑条龟，裂检修工艺不太完善，检修人员专业技能不熟练。动车组在运行过程中受到不可抗力的影响，使受电弓不能正常运行，出现故障。

4.原因分析

4.1接触网硬点及弓网匹配产生的交变剪切应力

接触网接触悬挂的一个重要指标就是弹性均匀，由于接触悬挂本身存在弹性差异，如果在接触悬挂或接触线的某些部位有附加重量、偏斜的线夹和安装不良的分相分段器，在电动车组高速运行情况下，受电弓就可能出现不正常波动或摆动，甚至出现撞弓、碰弓现象。形成这种现象的本征状态称为硬点。硬点是一种结构的本征缺欠，并且是相对的，在已定的接触网结构下列车速度越高硬点表现越明显。硬点是一种有害的物理现象，它会加快接触导线和受电弓滑板的异常磨耗和撞击性损害，撞击力还会向受电弓其他部件传递。

运行中为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触线之间必须有一定的接触压力[SS400 型受电弓接触压力为（80±10）N]，接触导线在受电弓抬升作用下会产生不同程度的上升，从而使受电弓在运行中产生上下振动，使受电弓产生一个与其本身归算质量相关的上下交变的动态接触压力。该接触压力和硬点产生的撞击力会使受电弓的上、下臂及下臂、底架之间产生持续不断的相对转动，使臂杆之间及上臂杆与弓头之间的软连线不停地伸缩或扭动，交变

【】剪切应力的作用导致软连线过早断裂2。

4.2动车组空气动力对受电弓部件的影响

动车组运行中，周围空气的动力作用一方面对列车和列车运行性能产生影响，同时对车顶受电弓的运行也产生一定的影响。受电弓作为一个弹性机构，通过自身结构保持与接触网导线的接触压力，在运行过程中，受到运行动态力的影响，使其在运行中的振动变得非常复杂。

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除此，受电弓在运行中还受到空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力。从风洞试验结果来看，动车组表面压力在头车车身、拖车和尾车车身区域为低负压区。在有侧向风作用下，动车组表面压力分布发生很大变化，当列车在曲线上运行又遇到强侧风时，尤其对车顶部件表面压力的影响最大。

4.3动车组会车时对受电弓部件表面压力的影响

在一列车与另一静止不动的动车组会车以及 2 列等速或不等速相对运行的动车组会车时，将在静止动车组和 2 列相对运行动车组一侧的侧墙上引起压力波（压力脉冲）。这是由于相对运动的动车组车头对空气的挤压，在与之交会的另一动车组侧壁上掠过，使动车组间侧壁上的空气压力产生很大的波动。

试验和计算表明，动车组会车压力波幅值大小与速度有关，随着会车速度的大幅度提高，会车压力波的强度将急剧增大。由试验可知，当头部长细比γ为2.5，2列车以等速相对运行会车时，速度由250 km/h 提高到 350 km/h，压力波幅值由1 015 Pa增至1 950 Pa，增大近1倍。

4.4受电弓软连线截面形状不当造成的断股

软连线由很多细导线编织而成，由于动车组在运行中其动作次数比较频繁，如果软连线的截面形状和连接方式不当，就会造成软连线逐渐折损。目前，软连线截面形状为扁平矩形结构，在相同的截面面积和空气动力的情况下，该截面结构软连线所受的压力值较高，而从材料力学角度分析，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较小，其边缘部位又存在一定的应力集中，造成软连线容易断股。软连线断股后，由于单位面积电流的增大，导致软连线及连接座的温度升高，从而使接触电阻增大，造成恶性循环，致使软连线热脆性增强。

4.5受电弓支持绝缘子硅橡胶伞裙为柔性材料

受电弓支持绝缘子是由有机合成材料组成的复合结构绝缘子，主要由芯棒、金具、伞裙护套和粘接层组成。硅橡胶伞裙护套是合成绝缘子的外绝缘部分，其作用是使绝缘子具有足够高的抗湿闪和污闪性能，保护芯棒免受大气侵蚀。金具是合成绝缘子的机械负荷的传递部件，它和芯棒组装在一起构成绝缘子的连接件，伞裙护套与芯棒之间用粘接胶进行粘接。由于硅橡胶绝缘子的伞裙是柔性材料，动车组在高速运行时，绝缘子背风面伞裙在空气流作用下产生较高的负压，在交会列车及速度变化时绝缘子周围空气动力长期作用，易出现交变舞动和

【3】振动变形，最终造成伞裙与护套连接处逐渐裂损。

5.改进措施建议

5.1加强接触网检测减少硬点数量

C R H 3 动车组在京津城际客运专线投入正式运行，其对动车组受电弓和接触网的关系要求是很高的。良好的受流条件是动车组的有关设备正常运行的前提，也是接触网寿命延长的关键。对于高速电气化铁路接触网，硬点的检测是十分重要的。加强接触网检测和调整、完善，减少硬点数量，能大大降低交变的动态接触压力的变化范围，减小受电弓所受的冲击和振动。

5.2改变受电弓软连线截面形状

将软连线截面形状由平矩形结构改为圆形，圆柱形表面的迎风处正对来流方向为正压区，沿

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曲面向两侧，正压逐渐减小变为负压。在相同的截面面积和空气动力的情况下，该截面结构软连线所受的平均压力值较低，另外，该结构的抗弯曲和剪切许用应力值又较高，软连线不易断股。

5.3改善受电弓支持绝缘子机械性能

绝缘子伞裙与护套连接处裂损，可大大降低绝缘子的爬电距离，在连续雨、雾等潮湿条件的天气情况下极易发生放电闪络。因此，改善并保证其机械性能尤其是撕裂强度的稳定性是保证支持绝缘子外绝缘伞套良好的抗漏电起痕和蚀损性能、增水性及抗老化性的关键。有关厂家应合理选择配方，在确保硅橡胶耐紫外线性能和热稳定性的前提下，加强对原材料质量的检验和对添加剂、补强剂使用质量的分析监控。通过比较和近3 个月的运用表明，CRH3 型动车组车顶高压跨接电缆目前采用的硅橡胶支持绝缘子伞裙机械强度优于受电弓支持绝缘子，能适应350 km/h 速度等级要求。CRH3 型动车组受电弓支持绝缘子已更换为此类绝缘子。

6.如何避免受电弓故障频发

受电弓是动车组安全运行的关键部件，是沟通动车组与接触网的桥梁，是动车组从接触网上获取能源并传递能源的唯一部件。因此，在动车组运行途中受电弓产生故障，我们应该及时妥当处理，保证动车组安全运行。所以要检查电弓运行中的磨损情况，坚固碳条安装，完整电头集，检查受电弓是否有变形等症状。检查轴承和受电弓的链接处是否保能够灵活升降。检查底架橡胶应水平安装防止它变形。检查升弓装置有无问题，能否灵活升降。检查连接线各处是否破损，链接的部分是否紧密，是否有接触不良的问题。保持升弓状态，听升弓状态的声音，可以检测出受电弓气阀板是否有故障，电弓气阀板需要牢固安装，防止漏气，其次是要看气压是否在正常范围内。对受电弓经常发生故障的地方进行接触网的检查，将故障反应到相关维修部门，对此地方进行检修。

由专业技术人员对检修人员进行培训，对受电弓的工作原理、易发生的故障、如何解决受电弓的突发故障进行系统的培训。使检修人员、掌握新技能，方便解决受电弓出现的故障。了解运行路段状态，填写信息反馈表。对受电弓经常发生故障的地方进行接触网的检查，将故障反应到相关维修部门，对此地方进行检修。并将修复后的结果告知动车组。

7.结论

自2008 年8月，通过对京津客运专线的6 列CRH3 型动车组的受电弓软连线和支持绝缘子

【】进行改进，从试验和运行情况看，有效地防止了软连线断股、伞裙撕裂故障的发生4。另外，针对 CRH3 型动车组车顶绝缘子数量比较多，安装结构特殊，运行速度高，冬季更易发生绝缘子闪络的特点，各级运输主管部门、科研机构和运用单位要紧密协作，未雨绸缪，切实提高绝缘子质量，最大限度地消除冬季雾霜潮湿天气对接触网供电的影响。

参考文献：

［1］ 铁道部运输局，北京交通大学.动车组概论［M］.北京：铁道部运输局，北方交通大学，2005 ［2］ 吴积钦.电气化铁道接触网硬点检测装置［J］.铁道学报，1999，21（S1）.［3］ 崔江流，宿志一．我国输电线路硅橡胶合成绝缘子的研制与应用［J ］．电力设备，西南交通大学期末大作业

2000（3）.［4］ 唐山轨道客车有限责任公司.SS400 型受电弓［Z］.唐山：唐山轨道客车有限责任公司，2008.5

第四篇：动车组故障分析及改进方法（范文模版）

摘 要

转向架是动车组安全、可靠运行的关键部件，转向架的维修是动车组可靠安全高效运行的必要保障。当转向架出现故障时，如果不能及时维修，严重的会导致系统运营中断，甚至威胁人们的生命及财产安全;如果维修不当，可能导致“维修不足”或“维修过剩”。鉴于此本文以动车组转向架为研究对象，对其维修决策过程的维修方式确定、计划维修周期、视情维修时机三个环节，分别建立数学模型，运用维修决策理方法，有效地解决维修方式不当，计划维修不足或维修过剩以及视情维修时机不准确等问题，为动车组转向架的修程修制优化提供理论依据。

在总结分析动车组转向架主要结构特点及功能原理基础上，分析影响维修决策过程的因素，划分维修模型，对相应模型故障率演化规律进行分析。建立转向架重要功能部件评估模型，为转向架关键零部件的维修方式决策提供参考依据。基于动车组转向架实际维修过程中出现的“维修不足”或“维修过剩”的现状，建立动车组转向架在预防计划性维修中的故障率演化模型，并建立在一个周期内和一个大修周期内的计划性维修周期决策模型，以单位时间维修费用最小为目标函数针对视情维修时机不准确的问题，建立威布尔比例强度模型描述转向架寿命分布与伴随变量之间的关系，运用物理规划法，保证可靠度和单位时间维修费用在期望区间内，求解最优的维修阂值，确定最优视情维修时机。

通过建立的重要功能部件评估模型，确定转向架子系统中重要功能部件的排序及维修方式，为实际动车组转向架零部件的维修方式优化提供了理论参考;运用建立的计划维修周期决策模型，得到转向架在一个大修周期内的最优维修周期及维修次数，降低了大修期内的维修次数，减少了人力财力的消耗，增加了动车组实际运营时间;运用威布尔比例强度模型和维修阂值，结合历史故障统计数据，得到转向架视情维修时机决策图和维修时机建议，所得到的结论与实际现场维修决策基本一致。

因此，本文所做的动车组转向架维修决策研究为其修程修制的优化提供了良好的理论依据，所建立的维修决策模型也同样适用其它复杂系统的维修决策研究。关键词:转向架;维修方式决策;计划维修周期决策

目 录 第1章 绪论.........................................................1 1.1课题研究背景及意义...........................................1 1.2维修决策国内外应用研究现状...................................2 1.3论文主要研究内容与技术路线...................................5 第2章 动车组转向架维修决策理论基础.................................8 2.1转向架概述...................................................8 2.2维修决策概述................................................10 第3章 动车组转向架维修方式决策....................................13 3.1维修方式概述................................................13 3.2动车组转向架维修方式........................................13 结 论..............................................................16 展望...............................................................17 参考文献...........................................................18 致谢................................................................................................................................................23

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

随着“一带一路”概念的提出以及实施方案的落实，相应“一带一路”区域的交通运输的需求也日益增长，加快高铁建设己成为解决日益增长交通运输的需求的主要途径。随着大量的动车组列车投入使用，优质的维修和管理并保证动车组列车安全、可靠、高效、经济地运营，无疑成为当前迫切需要解决的问题。

科学合理的修程修制是动车组高效、安全、经济运营的重要保证。对于现有国产动车组的修程修制方案，很大程度上是综合和延续引进的国外动车组的修程修制，没能全面考虑国内动车组具体运营条件，目前的修程修制方案仍需要进一步根据国内的具体运营条件进行完善。通过对我国动车组目前的维修现状调研，发现动车组维修的技术政策是“在预防计划修的前提下，逐步实施视情维修、换件修和关键零部件的专业化集中修”，其中预防计划修属于预防性维修范畴。但通过对动车组历史可靠性数据统计分析发现，实际维修决策和管理实施过程中，大部分还是延承历史经验，没有系统的运用可靠性与维修决策理论方法作为指导，最终导致动车组在出现故障时未能进行及时的维修或进行了提前维修，从而未能保证动车组故障得到有效地预防的同时也增加了维修成本。

本文研究的目的是在以可靠性理论为基础，维修思想为指导，对动车组转向架关键零部件的维修决策进行研究，主要从维修方式确定、计划维修周期优化和视情维修阂值的优化三方面，结合维修决策方法和建立相应的维修决策模型，从而得到最优的维修策略，从而解决转向架维修中“维修不足”或“维修过剩”以及维修时机不恰当的问题。

最终实现以下几个方面的意义:(1)尽量减少转向架在维修过程中的“维修不足”或“维修过剩”，保持转向架固有可靠度，提高使用可靠度;(2)尽量避免故障发生，降低单位时间内的维修费用;(3)以最少资源消耗保证转向架可用度要求，延长其在线使用寿命;(4)为动车组转向架修程修制的优化提供可行的理论依据。

1.2维修决策国内外应用研究现状

1.2.1维修决策国内外应用研究现状

根据所查文献，目前的维修决策应用研究主要集中在模糊理论在维修决策上的应用、系统重要功能部件的评估、维修周期的优化决策研究以及维修决策支持系统的研究四方面，涉及的应用领域包括军事、船舶、航空、机械以及轨道列车的运用维修中。其具体的应用研究如下:(1)模糊理论在维修决策上的应用通过将层次分析方法和模糊理论相结合，解决在维修决策过程中影响因素模糊问题。将系统的可靠度函数取为模糊集，基于定义的模糊集推导出维修集，包括役龄因子、维修因子以及维修成本三方面，进而根据对应的维修决策准则计算最优的维修周期及对应的维修方式。崔建国等人针对在飞机维修保障过程中，专家知识运用不合理，从而引起的维修不当问题，创建基于灰色模糊与层次分析的多属性飞机保障维修决策模型。徐辉运用灰色马尔科夫和灰色关联分析的神经网络法对设备的动态监测数据进行故障分析，估算设备剩余寿命，从而进行维修决策研究。顾煌炯等提出将嫡权法和层次分析法结合解决发电设备的维修方式决策的问题。

陶基斌等针对视情维修过程中的维修方式优化问题，运用BP神经网络方法，以维修影响因素的隶属度为输入，最终维修等级为输出，根据输出结果选取最优的维修方式。王凌针对视情维修的建模和优化问题进行研究，并运用模糊优化算法对不同决策目标下的设备进行维修决策优化。在建立以可靠性数据为基础的专家系统时，运用模糊推理算法，计算每种故障模式发生的概率以及故障后果影响程度的大小，从而避免严重故障的发生，优化修程修制。刘宇[川针对传统设备中故障的两态假设，提出复杂系统的多态维修决策理论以及模糊多态复杂系统的可靠性建模理论，运用模糊多态元件的维修决策方法，建立维修决策模型，进而为模糊多态元件的维修决策提供理论指导。

(2)系统重要功能部件的评估系统重要功能部件的评估一般用重要度衡量，代表部件在对应系统中的重要程度，是故障率、故障后果、故障维修费用、可维修性等各种因素的综合度量。赵登福等同时考虑到设备状态及系统风险建立输电设备的重要度评估模型，从而确定实时的重要功能部件，为输电设备的状态维修决策提供依据。董玉亮等选择属性加权和作为部件重要功能部件评估的指标，运 用本征向量法计算出不同影响因素的权重，同时使用蒙特卡洛法仿真模拟，通过统计分析得到系统各部件的重要程度排序，最终实现重要功能部件的评估。李国正等采用改进的层次分析法进行地铁车辆子系统的重要度评估，通过分析影响重要度评价的因素，计算重要度评估值，确定重要子系统，为地铁车辆的维修决策提供了参考。高萍等在己建立的设备重要度评估模型的基础上运用蒙特卡洛算法，来降低评估过程中主观数据的影响，从而为进一步科学的维修决策提供理论参考依据。

(3)维修周期的优化决策研究维修决策用于预防计划维修中，主要包括对设备最佳维修周期的决策以及最优设备检测时间长度。等基于可靠性和马尔可夫链建立了电力设备的维修周期模型，并运用遗传算法求解维修周期的最佳值，从而最小化维修费用。马飒飒等建立混合粒子群和蚁群优化算法的群智能优化策略，应用在混联系统的预防性维修周期优化问题上，提高了优化寻优的效率。俞秀莲等考虑故障发展规律对维修周期的影响，引入役龄回退因子，以可靠度和总成本最小为约束条件建立维系周期优化模型。毛昭勇等引入役龄回退因子描述维修后的系统性能，并重点对不同计划维修周期下总体维修费用随着计划维修次数的变化进行研究，从而优化维修周期。谢庆华等以可靠性为状态参数，使维修费用率最小为原则下优化维修周期。等通过建立部件单位时间成本内函数，在成本函数取最小值的前提下，优化部件的大修周期、大修周期的检修次数以及维修间隔。陈城辉等针对轨道交通行车关键设备中的可修复和不可修复的设备，提出寿命数据分布检验方法，并以单位时间维修成本最低为优化目标建立了维修周期优化模型。运用马尔可夫理论建立维修费用率函数，并令其去最小极值进而优化求解状态检测周期。蒋太立以RCM为理论基础，在不同的决策目标下建立维修周期决策模型，并运用MATLAB软件编写了维修决策的软件界面。

(4)维蟹决策文持杀统阴研儿将维修决策研究成果同计算机相结合，实现研究成果的软件化是维修决策研究应用到实践的必要环节。目前很多专家和学者在所在研究领域上设计开发出对应的维修决策支持系统。郝晋峰等为预防自行火炮故障并缩短维修时间，实现有针对性的对自行火炮进行维修，并保证维修效果的前提下，在自行火炮维修中引入了基于状态的维修，设计并开发了自行火炮状态维修决策支持系统。周尚文将系统的寿命数据、信息工程同维修决策支持系统三 3 者联合，设计开发出了智能管理优化设备维修的维修决策支持系统。王险峰结合数据库系统、模型库系统以及知识库系统，设计并开发了“三位一体”的维修决策支持系统。胡岳鹏以列控设备为研究对象，设计列控设备的数据存储模型，实际状态预测及评价模型，并综合上述模型设计以数据仓库为支撑的维修决策支持系统。朱清香针对维修决策支持系统中总体内容进行模块化研究，分别包括确定决策目标，重要件的判定及分析，非重要功能部件的处理、实际运行转台监测。董玉亮运用以可靠性为中心的维修思想，对发电设备进行重要度评价，针对故障风险、设备的综合状态以及对状态的预测惊醒研究，并建立设备的维修决策模型，同时将所建立模型软件化，设计发电设备的运行与维修智能决策支持系统，从而为发电设备的维修人员提供辅助维修决策工具。1.2.2维修决策

在动车组上的应用研究现状随着近年来轨道高速列车的发展，维修决策建模和优化技术在动车组列车上也逐步得到了应用，据所查文献，主要应用研究如下:康健等对我国现行铁路的列控设备，以列控设备维修费用最小为目标函数，以可用度要求和故障风险为约束，建立维修决策优化模型，运用蒙特卡洛仿真方法求解最优维修周期。但其假设列控设备维修后的可靠度和故障率没有变化，事实上设备随着设备的每次维修，列控设备的可用度也逐渐降低，即每次的维修并不能保证设备整体修复如新。

王灵芝根据以可靠性为中心的维修分析方法，分别从判定设备重要功能部件、建立寿命分布模型、评价及预测设备运行状态、确定维修周期以及检测周期几方面进行研究，并建立相应的模型，并将研究成果软件化，设计并开发智能维修决策支持系统考虑到动车组复杂系统部件间的相关性，包括经济相关性、故障相关性、结构相关性。杨晓帆重点考虑系统动车组零部件间的经济相关性进行分析，以动车组维修率最小为目标，建立多部件维修决策模型，通过模型求解，得出最优的维修方案，从而很大程度上降低动车组的实际维修费用。但考虑经济相关性的同时未能同时保证系统的使用可用度的要求。

孙研婷根据以可靠性为中心的维修的逻辑分析方法，重点对动车组的重要功能部件进行评价、建立零部件寿命分布模型，针对关键零部件维修周期的确定进行研究，同时以动车组维修优化决策思想为基础，将建立的优化模型软件化，最 4 终设计并开发出智能的维修决策支持系统，通过实例分析应用验证所建立模型的可行性和所建模型的有效性。赵金方针对动车组负责零部件提出了基于基于RCM的状态维修决策模型以及基于维修费用最小的计划维修决策模型，并运用编程软件对模型进行软件化，建立维修决策支持系统。

孙研婷根据以可靠性为中心的维修的逻辑分析方法，重点对动车组的重要功能部件进行评价、建立零部件寿命分布模型，针对关键零部件维修周期的确定进行研究，同时以动车组维修优化决策思想为基础，将建立的优化模型软件化，最终设计并开发出智能的维修决策支持系统，通过实例分析应用验证所建立模型的可行性和所建模型的有效性。赵金方针对动车组负责零部件提出了基于基于RCM的状态维修决策模型以及基于维修费用最小的计划维修决策模型，并运用编程软件对模型进行软件化，建立维修决策支持系统。

1.3论文主要研究内容与技术路线

1.3.1主要研究内容

本文以动车组转向架关键零部件为研究对象，针对当前动车组转向架维修中“维修不足”或“维修过剩”及视情维修时机不准确问题，对转向架关键零部件的维修方式进行决策，并对预防性维修中的计划周期进行优化决策，对视情维修的决策阂值优化决策。具体工作及研究内容包括以下几个方面:(1)第一章主要介绍课题研究的背景和意义，维修决策理论国内外应用研究现状综述，同时介绍了维修决策理论在动车组上的应用研究现状，针对现行转向架维修过程“维修不足”或“维修过剩”及视情维修时机不准确问题，提出本文的研究对象、目的、方法和思路。

(2)第二章对本文的研究对象动车组转向架的结构组成、工作原理、主要功能分析进行论述;对维修决策基本的基本内容进行分析阐述，给出作为维修决策信息输入的常用可靠性指标及相互转化关系，并对应用广泛的威布尔分布模型进行简介;给出维修模型的分类以及其相应的故障率演化规律。

(3)第三章是确定动车组转向架的维修方式。给出维修方式决策的逻辑决策模型，对于重要功能部件的确定，运用层次分析法和蒙特卡洛模拟方法相结合的方式确定重要功能部件的权重，进而根据维修方式决策准则确定动车组转向架零 部件的维修方式;最后以实例证明了上述方法的有效性，为下一步不同维修方式下维修活动决策打下基础。

(4)第四章基于动车组转向架实际维修过程中往往出现的“维修不足”或“维修过乘”的现状，并综合役龄递减因子和故障率递增因子，提出动车组转向架在预防计划性维修中故障率的演化规律，分别建立在一个周期内和一个大修周期内的计划性维修周期决策模型，并分别以可靠度和可用度要求为约束条件，建立维修周期优化决策模型，并运用MATLAB软件中的遗传算法模块进行模型的优化求解。最后运用实例分析证明了所建立模型的可行性和有效性。

(5)第五章针对动车组转向架中的关键重要部件的视情维修，引入威布尔比例强度模型对实时状态进行描述，给出维修决策条件，进而根据实时监控数据决策维修时机;针对维修决策阂值的确定，引入物理规划法在保证可靠度和单位时间内维修费用最小的约束下，求得最优的维修阂值，进而得出维修决策曲线的上下控制限;根据实时状态信息的输入，对比维修决策条件曲线，从而实施维修活动，最后运用历史监控数据验证所提出模型的有效性。

(6)最后对文章整体研究内容进行总结，得出研究结论以及本维修决策中有待进一步研究的内容和方向。1.3.2技术路线

本文在对动车组转向架维修决策研究过程中，采用的研究方法涵盖统计学范畴、可靠性工程理论、维修工程学范畴以及计算机模拟技术。从实际过程中存在的问题出发，遵循理论研究为基础、模型建立为手段和应用验证为实践方式三者相结合的基本原则，对课题进行研究的整体技术路线如图1.1所示。

图1.1论文整体技术路线

第2章 动车组转向架维修决策理论基础

2.1转向架概述

转向架是支承车体并担负动车组沿着轨道走行的支承走行装置，是动车组的重要组成部分之一，其结构是否合理直接影响动车组的运行品质、动力性能和行车安全。

2.1.1动车组转向架结构组成

动车组转向架主要任务是承载、牵引、缓冲、导向和制动，一般由下列主要部分组成:(1)构架:主要用来承受和传递各种载荷，是转向架的基础骨架，是转向架各个零部件的安装平台;(2)轮对:通过车轮的回转实现车辆在钢轨上的运行，通过轮轨间的茹着产生牵引力，通过轮轨间的摩擦产生制动力，并通过轮对将列车自身的重力传递给钢轨;(3)轴箱及定位装置:保证轮对与构架联接的关节，同时保证轮对自身回转运动，也保证轮对能够适应线路不平顺等线路条件。

(4)弹簧悬挂装置:主要由弹簧和阻尼器组成，既可以用来平衡分配轴重，也可以缓和由于不平顺线路造成的对车辆的冲击，从而促进车辆在轨道上平稳运行，并保证车辆通过曲线时使转向架能相对于车体转动灵活;(5)车体与转向架间的纵向牵引装置:传递车体与转向架之间的垂向力和纵向力。

(6)基础制动装置:通过制动缸产生制动力，经杠杆系统增大，传递给闸瓦或闸片，通过制动盘或车轮踏面，使列车施行制动停车;(7)驱动机构:将动力装置产生的动力通过齿轮减速装置传递给轮对，驱动轮对转动。

2.1.2动车组转向架系统工作原理及功能分析

动车组动力转向架的主要能量转换过程为:将电能转化为机械能。工作原理为:通过电力驱动，齿轮箱运转带动轮对滚动，轴箱和定位装置实现了将轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动;弹簧悬挂装置用来减小线路不平顺，并缓解轮对与钢轨间的振动给车体带来的不利影响;运用基础制动装置，传递并放大制动 缸的制动力，使闸瓦与轮对之间的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)，进而实施制动。转向架的基本功能为承载、牵引、缓冲、导向和制动。

(1)承载:承受转向架上部所有重量，并使轴重分配均匀;(2)导向:保证车辆在运行过程中顺利通过线路曲线;(3)缓冲:由于弹簧装置，使其减震特性良好，能够缓和线路不平顺对车辆的冲击，保证车辆具有良好的运行平稳性;(4)牵引:保证一定的车轮与轨道间的茹着力，同时将车轮与钢轨接触处的轮周牵引力传递给车体、车钩，从而牵引列车行进;(5)制动:产生需要的制动力，使车辆在规定的距离内和时间内减速或停车。如图1.1所示，为动车组转向架系统的功能框图。

图1.1动车组转向架系统的功能框图

2.2维修决策概述

2.2.1维修决策简介

维修(Maintenance，根据GB/T3187-9439〕是为保持或恢复产品处于能执行其规定的技术状态所进行的所有技术和管理，包括监督活动。系统在使用过程中受载荷和环境作用，其组成部件不可避免的会出现劣化、故障及失效，从经济、安全、质量和效率方面考虑，维修是恢复可修系统功能的过程。随着现代工程系统的复杂化和大型化，系统建造成本显著增加，在大幅度提高生成效率和生产质量的同时，对社会安全的作用和环境的影响越来越大。维修可以使系统持续保持其安全性、可靠性和生产质量，节约全寿命成本，提高服役效率，延长使用寿命。决策C Decision，是人们为了实现一定的目标，根据特定的环境条件寻找、拟定、分析、比较可能的行动方案，并作出选择的过程。

维修决策是以维修思想为指导，结合现代决策方法，对不同维修策略下的维修目标进行建模和维修参数的优化。其根本目的是:在保证系统安全性和可靠性的前提下，综合权衡维修成本及收益，进而确定并调整维修时机以及维修计划，最终实现及时、高效并经济的维修。维修决策的过程并非单一的决策过程，整个过程中涉及到很多其它相关学科的信息作为决策信息的输入，如图1.2所示，为维修决策理论同相关学科的关系

图1.2维修决策理论同相关学科的关系示意图 2.2.2维修决策影响因素

一个完整的维修决策主要受到以下六方面因素的影响:(1)维修对象不同的维修对象对维修决策有以下两方面影响: ①系统结构类型结构类型可分为单部件系统、多部件组合系统和大型复杂系统，一般情况下，系统的结构类型越复杂，对应建模和维修决策的难度就越大。

②系统故障状态系统的故障状态有二态系统(正常或故障)和多态系统之分，系统的故障状态越多，维修决策模型建立越复杂，维修决策结果的求解就不容易。

(2)维修影响因素

①维修过程占用的时间模式系统维修所用时间是影响维修成本关键，目前在维修决策建模过程中，维修时间占用模式可分为三种类型:维修瞬间完成的、维修时间是常数以及维修时间是随机的。一般的建模过程均假设维修是瞬间完成的，但随着建模技术的进步，计算机求解功能的强化，以及维修决策过程科学化程度不断增强，在维修建模中逐步假设维修时间是常数或是随机的。

②维修成本分析维修成本包括计划维修成本、非计划维修成本、直接维修成本以及间接维修成本，维修成本的大小是影响维修决策效果的关键因素。

③检测条件检测条件一般分为连续检测、定时检测以及随机检测。不同的检测条件同视情维修决策有紧密关系，同时为维修决策提供的信息储备也是不同的，也影响视情维修时机的准确度;但随着检测条件的技术含量提高，提高决策精确的同时，也增加了维修成本。

(3)决策目标 ①可用度目标

可用度是可用性的概率衡量标准。可用性是指可修产品在某时刻具有或维持规定功能的能力。系统在某一时间段内正常工作时间与总的时间比为系统可用度。一般计算公式为:}OMTBFMTBF+MTTR(2.8)其中，MTBF为正常工作时间;MTTR为平均维修时间。

②费用目标维修过程中需要消耗备件、材料以及工时，同时故障引起的误工成本及经济损失，以及不及时维修造成的其他损失都属于维修费用的范畴。因此，在分析维修费用时一般需要考虑三方面的费用:第一是直接维修费用，包括预防性维修费用和修复性维修费用两类;第二是故障损失费用;第三是由预防 11 性维修或修复性维修而进行停机的损失费用。

实际的维修过程中，系统零部件在不同状态下的维修费用是不同的，状态越恶劣维修费用就越高。维修费用与部件之间的状态关系一般通过比例强度模型、统计分析和专家信息得到。

③风险目标

是指保证故障的发生概率在期望的范围内，一般将风险目标作为约束条件来处理。设定的维修决策目标不同，维修决策优化结果也不尽相同，以下为常用的几种决策目标:(4)维修决策方法

目前维修决策建模过程中常用的方法包括数学模型方法、人工智能方法以及仿真方法。其中，数学模型方法是指参照某种事物的特征、结构相互间关系，运用形式化的数学语言近似的表达的一种数学方法。通俗的说就是是将系统从现实中抽离，实现对客观事物特定属性的近似反映。人工智能方法主要运用人工智能中的对确定性东西的判断和不确定性因素的判断，典型人工智能方法有:退火算法、启发式算法、遗传算法、决策树机制、神经网络等。

(5)决策变量维修决策过程中常用的决策变量有:维修间隔、维修措施以及维修等级。其中维修间隔又可以表达为工作时间、循环次数、工作里程、日历时间、启动次数等。

(6)维修评估通过确定维修方案、维修策略、明确维修目标、选定决策方法以及优化决策变量后，要对维修工作实现的效果进行整体的评价，进而确定维修方案的可行性。本章小结

本章介绍了转向架的基本结构组成、工作原理，并对转向架进行系统功能分析，给出其基本功能框图;对维修决策理论基本概念进行介绍，对维修决策信息输入中可靠性信息涵盖的常用可靠性指标做了介绍，并用图示表示可靠性指标的相互转化关系，对应用广泛的威布尔分布进行简介;并对影响维修决策过程的六个影响因素进行阐述，具体包括:维修对象、维修影响因素、决策目标、决策方法、决策变量以及维修评估;对维修类型的分类以及相应的模型下的故障率演化进行了说明，为下面的维修周期决策和视情维修决策提供理论依据。

第3章 动车组转向架维修方式决策

3.1维修方式概述

维修方式是指为保证系统在运用过程中满足期望的可靠性要求的前提下，对预防性维修加以控制的不同形式以及方法的统称。为了保证设备在使用中处于一定的可靠性水平范围内，主要从两个方面进行控制:一方面是弄清设备故障的演化规律，从而决策维修时机;另一方面是控制故障发生后引起的故障后果，从而有针对性的进行维修。本章从动车组转向架的维修方式分类入手，给出其维修方式的逻辑决策模型，并运用层次分析法和蒙特卡洛算法相结合进行重要功能部件的评估，实现动车组转向架重要功能部件的维修方式决策。

3.2动车组转向架维修方式

通过实际调研，对于动车组转向架这类复杂系统，按照维修时机和维修目的的不同，目前较通用维修方式分类为两大类，如图2.1所示。

图2.1动车组转向架维修方式分类

3.2.1修复性维修方式

修复性维修(Corrective Maintenance CM，是指“系统在发生故障后，为了保证能够维修效果满足规定状态进行的全部活动，可能包括:定位故障、隔离故障、结构分解、零件更换、重新组装以及检测等”。同意表达有:被动维修、事后维修、故障后维修以及排除故障维修。广义的说即是允许故障发生后再进行相关维修的维修方式都属于修复性维修的范畴。对于动车组转向架中，对于不影响列车整体运行安全和运营任务的故障可继续使用，待运营结束后统一维修。(1)能充分利用零件寿命;(2)不做预防性维修，降低了维修成本;修复性维修的缺点是:(1)由于故障发生具有随机性，因此无法提前安排维修，备件的数量也无法控制，往往造成较大的停机损失;(2)为保证运行需求，往往需要抢修，容易造成列车维修不足，进而危及行车安全;(3)对于维修人员、备件以及维修工具需要随时处于待命状态;修有阵雏修的什占早.3.2.2预防性维修方式

预防性维修(Preventive Maintenance PM，是指“通过对产品的系统检查、检测和发现征兆以防止故障发生。使其保持在规定状态所进行的全部活动。它包括:调整、润滑、定期检查和必要的修理等”。目的是提早发现故障，防患于未然。预防性维修具体适用于故障后果危及行车安全以及生命财产安全情况 预防性维修又可分为两类。(1)计划性维修计划维修(Planning Maintenance PM)通常也称定期维修、定时维修，指“以上次检测后经历的工作小时数或日历时间为依据对产品进行维修”。对于动车组转向架而言，计划维修主要以转向架的关键零部件的使用时间和走行公里作为维修时间点。计划维修的优点是: ①定时维修，有利于保持产品性能和部件安全;②能提前安排维修所需备件材料和人员，降低非计划维修产生的人工加班成本;③减少了二次损伤，减少维修成本。计划维修的缺点是: ①定时进行维修，维修活动增多，导致成本提高;②计划维修可能会引起不必要的维修，带来成本提高;③计划维修可能会损坏相邻部件;④只适用于寿命分布规律己知并确有耗损期的系统。(2)视情维修方式

视情维修(On Condition Maintenance OCM，指“对产品参数值及其变化进行连续、间接或定期的监测，以确定产品的状态，检测性能下降，定位其故障或 14 失效部位记录和追踪失效的过程和时间的一种维修”。对于动车组转向架系统而言，主要是指根据转向架的实际技术状态来决定维修实际和维修项目。即不规定部件的维修期限，不固定拆卸分解范围，而是采用一定的状态监测技术对产品可能发生功能故障的各种物理信息进行周期性检测、分析、诊断，以此推断设备状态，根据状态发展过程安排预防性维修。适用于耗损故障初期有明显劣化症候，并且故障危及系统安全的昂贵系统。视情维修实施的事实基础是大部分故障的发生存在一个发展过程，即不会瞬间发生。实践中主要采用检测技术手段来识别潜在故障征兆，及时采取措施，预防故障的发生，避免不良后果的发生。

研究人员针对转向架从开始出现可被检测到的潜在故障征兆到其发展为功能故障(F点)的整个过程，给出了如图2.2所示的曲线。从图中可以看出，转向架故障的发展过程中可以分为三个阶段:

图2.2转向架故障发展过程

本章小结

本章首先对动车组转向架这类复杂系统维修方式做了一般性分类，给出了动车组转向架的维修方式逻辑决策的模型，其中的关键就是对动车组转向架重要功能部件的确定;然后运用层次分析法和蒙特卡洛模拟方法相结合的方法确定重要功能部件的权重，得出转向架子系统的重要功能部件排序，进而根据维修方式逻辑决策模型及相应维修要求确定动车组转向架关键零部件的维修方式;最后以实例证明了上述方法的有效性。

结 论

本文在借鉴国内外维修决策研究成果的基础上，通过对国内动车组转向架的运行及维修情况调研，针对动车组转向架维修方式不当，“计划维修不足”或“维修过剩”以及视情维修时机不准确的问题，建立或完善相关维修决策模型，经过上述研究，得到如下结论:(1)对于动车组转向架维修方式的决策，给出维修方式逻辑决策模型，问题转化为对转向架重要功能部件的评估，文中首先运用层次分析法确定影响转向架各子系统重要程度的影响因素的权重，综合专家评分，建立重要度评估模型，运用蒙特卡洛仿真算法随机产生一组(0 1)之间的随机数，按照从大到小的顺序赋值给按照层次分析法所得的影响因素从高到低权重排序的影响因素，作为影响因素的权重，代入重要度评估模型，得到一种重要功能部件排序，经过多次仿真模拟，得到转向架的重要功能部件的排序，运用维修方式逻辑决策模型确定转向架重要功能部件的维修方式。实例分析应用证明了方法的有效性，对轮对等关键重要部件的维修方式决策也符合实际情况，为实际维修方式的优化决策提供了理论依据。

(2)通过分析动车组运行过程中可能出现的修复性故障以及更换性故障，提出故障维修后系统的故障演化规律模型，建立任一计划维修周期以及一个大修周期内的保证可靠度和可用度要求的维修周期优化模型，引用遗传算法进行优化求解。运用历史监控数据进行实例分析，将实际的预防性维修周期时间上延长了一万公里，大约to天左右，在保证相同的可用度和可靠度的前提下，减少了维修费用，同时降低了人力和物力的消耗，增加了动车组的实际的运营时间。该模型的运用为实际动车组转向架计划维修周期的决策提供了参考。(3)对于动车组转向架视情维修时机的决策，运用物理规划法在保证可靠度在期望范围内的同时确保维修费用率最低，求得最优的维修决策阂值，进而根据实时状态信息的输入，确定维修时机。同时实例分析表明，运用历史监控信息可确定动车组转向架的维修时机，并与实际现场的10组维修决策数据进行对比，两者基本一致，证明了所建立模型的可行性和有效性。引用的方法以及建立的模型为动车组转向架整体的修程修制优化提供了可信的理论依据。

展望

动车组转向架维修决策的研究工作开展过程中，首先是在实际的运营维护过程中发现问题，有了较好的研究背景，才会驱动维修决策的进一步研究。为进一步做好动车组转向架的维修决策研究，还需要从以下几个方面加强:(1)在维修决策过程中，动车组的运行、故障、维修等数据信息是一切分析和决策的基础，然而工程实际中，这类数据的收集却是道难题，尽管有的车辆段对部分故障及维修信息进行了收集记录，但往往未加统计分析归类，因此建立完善的维修信息管理系统是未来的必然趋势。

(2)对动车组转向架的视情维修保证了系统整体的可靠性和运营高效性，但由于要求对系统零部件的实时状态监测一方面提高了系统的维护费用，另一方面对维修操作的技术人员的要求更高，这往往限制了视情维修的应用，因此也为系统的故障诊断技术以及状态监测技术提出了更高的要求。

(3)本文中对转向架的故障分布假设为两参数的威布尔分布，随着维修决策研究的深入，运用三参数威布尔分布甚至混合威布尔分布模型将逐步成为研究趋势。总之，对于动车组转向架这类结构复杂、状态多样的设备，面临的维修决策问题也非一成不变的，也非一朝一夕的时间能够解决的，需要我们遵循理论与实践相结合，逐步探索，发现问题，解决问题，进而实现更优的维修决策结果。

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致谢

两周的金工实习生活即将结束，在何老师与曹老师的指导下，我的专业知识得到了全方面的提升，为课题研究和进展打下了坚实的基础。同时在思想上、生活上曹老师也给予我以无微不至的关怀，在此，向尊敬的何老师致与曹老师以最崇高的敬意和最诚挚的感谢!最后感谢所有帮助过我的朋友和同学，愿你们前程似锦!23

第五篇：动车组转向架故障原因及改进方法

摘要

安全是铁路运输的永恒主题，客车安全又是铁路安全的重中之重。旅客列车作为复杂系统集成，任何细小的故障隐患，都将可能造成无法估量的损失。本论文以 25K 型客车 CW-2 型转向架的故障统计数据作为分析依据，统计梳理了客车走行部的多种故障模式，综合乌鲁木齐车辆段的运营线路、季节气候、运行里程以及维修水平等多方面因素，运用数据统计以及相关性分析，确定出影响客车走行部故障主要的相关因素以及故障模式。合现场作业实际，本论文选取了客车走行部维修班组作为基于风管理维修策略的实施对象。根据“管理规范化”的要求，融合岗位安全职责、基本作业过程、规章管理制度以及安全质量控制措施等方面，修订出符合现场风险管理实际的《检车员岗位风险控制说明书》；根据“作业标准化”的要求，客车走行部故障模式、事故基本事件、安全风险点、基本作业过程以及质量标准，修订完善出具有操作性的《25K 型客车转向架流程风险辨析指导书》。通过对基于 25K 型客车 CW-2 型转向架故障统计以及因素相关性分析，运用故障模式故障树分析，基本事件的风险辨析、评估和层级防控，完善了分级管理、预警预控的客车维修策略，确保了现场安全作业管理的全面、准确、有效，进一步提高了客车维修水平。

关键词:CRHIn型动车组;转向架构架;车轴齿轮箱;转向架轴承

I

目 录

摘要.............................................................................................................................I 第1章.绪论..................................................................................................................1

1.1转向架的总体概括.........................................................................................1 1.2故障案例分析.................................................................................................1 1.3故障原因分析.................................................................................................2 第2章转向架的结构....................................................................................................3

2.1转向架由那些组成.........................................................................................3 2.2转向架的结构图.............................................................................................3 2.3轮对踏面压到异物后的异响.........................................................................3 2.4管路泄露故障引发的异响.............................................................................3 2.5油压减振器引发的异响.................................................................................3 2.6 自动车钩偏移引发的异响............................................................................4 第3章.转向架的作用..................................................................................................6

3.1转向架的历史.................................................................................................6

3.1.1准高速客车型.....................................................................................6 3.1.2高速型.................................................................................................7 3.2转向架的主要作用.........................................................................................7 第4章 转向架的故障分析..........................................................................................9

4.1动车转向架故障类型分析.............................................................................9 4.2动车组转向架故障原因分析.......................................................................12 4.2.1部件设备漏油分析...........................................................................12 4.3制动装置故障分析.......................................................................................12 4.4其他零部件的故障分析...............................................................................12 4.5动车组转向架的故障模式、致命性分析(FMECA).....................................13 第5章.动车组转向架轴承的检测技术与处理........................................................14 5.1动车组转向架轴承故障诊断的基本内容...................................................14 5.2动车组转向架轴承故障监测常用技术.......................................................14 5.3机车车辆轴承故障机理分析.......................................................................16 5.3.1轴承故障的振动原因.......................................................................16 5.3.2动车组转向架轴承缺陷产生的特征频率........................................16 结束语..........................................................................................................................18 参考文献：..................................................................................................................19

第1章.绪论

1.1转向架的总体概括

转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，其主要作用如下： 1）转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。2）支撑车体，承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。

3）转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。

4）充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。

5）车辆上采用转向架是为增加车辆的载重、长度与容积、提高列车运行速度，以满足铁路运输发展的需要；

1.2故障案例分析

动车组在检修时发现有部分构架组成制动吊座表面有损伤现象，损伤状态主要呈现麻点状损伤(片状麻点，深度小于1 mm)、线性损伤1(长度贯穿吊座安装面，宽度小于0.5 mm，深度约0.1 mm)、线性损伤2(长度小于10 mm，宽度约2 mm，深度小于0． 5mm)、面状损伤(长度约10 mm，宽度约5 mm，深度小于0.5mm)四种现象，具体如图1 ～ 4 所示。

图1 麻点状损伤 图2 线性损伤1

图3 线性损伤2 图4 面状损伤

2012年6月2日D6242次CRH1092A运行途中随车机械师发现05车A架异响，出动热备车组替换CRH1092A回动车所后对05车A端转向架进行落轮检查，落轮后手动旋转05车2轴4位轴箱轴承时，可以听到轴承内部有异音。随后对轴承进行分解，内圈和滚子组件油脂状况：后挡侧（A）保持架上有金属。

图5 后挡侧（A）保持架

外圈滚道状况 :A侧外圈滚道面承载区有约90°范围的剥离区（见图 5）。外圈滚道状态 ：A侧外圈滚道承载区下方约90°范围剥离剥离区内可见与滚子接触形状和间距对应的原始剥离区域，非剥离有其它点状异物压痕，且非承载区较轻。由此可见该转向架异响是由轴承外圈滚道剥离造成的。

1.3故障原因分析

通过汇总动车组转向架在运行中出现的异响故障，分析主要原因如下：（1）轴承内部故障引发的异响中巡视发现（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）轮对踏面擦伤、剥离或局部凹入引发的异响故障表现为运行过程中走行部发出固定频率的响声，并引起车辆振动。运行速度越快，响声频率越高；擦伤、剥离长度越长，响声越大。这类故障较易发现。踏面擦伤是动车运行中制动力过大、抱闸过紧，车轮在钢轨上滑行，踏面局部被磨成平面。

第2章转向架的结构

2.1转向架由那些组成

转向架的附属装置，轮对电机组装，构架，一系弹簧悬挂装置，二系弹簧悬挂置牵引装置，电机悬挂装置基础制动装置，手制动装置和砂箱等组成。

2.2转向架的结构图

图2 2.3轮对踏面压到异物后的异响

故障表现为某一转向架轮对踏面压到钢上的异物后发出一声巨响，因坚硬异物造成轮对踏面局部凹入而发出固定频率的异响。

2.4管路泄露故障引发的异响

故障表现为车辆下部发出尖啸声，漏泄量大可通过 IDU 所报故障信息进行判断，漏量小可通过随车机械师途中巡视或地勤机械师入库检查作业发现。其主要原因为车组经长时间运行震动或运行途中管路遭异物击打，使管路连接处出现松动、变形，导致管路中的压力空气漏泄发出异响。

2.5油压减振器引发的异响

其主要原因为车组在转弯时车体两边出现高度差情况下（特别是左右空气弹簧压力差超过 20kpa 以上时），造成油压减振器的偏磨（主要为二系横向）而发出异响，此为正常现象。如油压减振器发生严重偏磨或漏油则属于故障。

2.6 自动车钩偏移引发的异响

在动车组运行中，通过曲线时自动车钩支架左右弹簧位置发生偏移，导致晃动产生共所发出间断的敲击声，此为正常现象。（1）车钩的结构特点

车钩的连挂间隙小；车钩具有联锁和防脱功能；钩舌销不受力；耐磨性；良好的防跳性能；结构强度高；自动对中功能。(2)车钩的结构图见图3

图3 4

（3）原送料皮带存在的问题

在用户使用过程中，发现送料机构问题不少。由于每边采用(根3带，两边共有6根，换带时间长6虽然皮带的型号是一样的，但张紧后，还是有紧有松，影响正常送料。如果下面或中间的一根带断了，更换起来特别费劲6而且换了一根新的，松紧程度又不同了；特别是由于采用A型带,6带露在带轮外面的高度最多只能有5mm（如露在外面的部分多，带轮的轴线是在竖直方向，即带是在垂直方向工作，这样带很容易从带轮上滑落），皮带用不了10天就得更换6造成生产线停顿，经济损失大，用户的意见非常大。（4）新型送料皮带的优点

为了改变这种状况，对送料机构进行了改造。去掉原来的3带，重新设计了一种新式带。因为这种带的内面带有凸起的糟形，使得带在垂直位置工作时，靠凸起的槽形定位，不会改变位置，而向下掉，相应的带轮也改成中间有一槽。配合情况这种带实际上是由平带和 3 带组合而成。采用这种皮带后，调整带的张紧力非常方便，也不会出现松紧的现象。送料过程中也不会出现停顿，更换也非常方便。更为重要的是，这种带的厚度增加（相对平皮带来说），带的寿命大大增加。5

第3章.转向架的作用

3.1转向架的历史

20世纪50年这个时期，我国首次自行设计了转向架，主要型号有101、102、103型，是21型客车使用的导框式转向架，构造速度是100km/h，其结构复杂，笨重，运行性能差，现已淘汰!70年代，四方厂研制了U型结构的206型转向架，浦镇厂研制了H型构架的209转向架。206型转向架采用侧部中梁下凹的U型构架，干摩擦导柱式轴箱定位装置，带横向拉杆的小摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，双片吊环式单节长摇枕吊杆外侧悬挂以及吊挂式闸瓦基础制动装置等，结构可靠，运行平稳，磨损少，检修方便，1993年开始在中央悬挂部分加装横向油压减振器，加装两端具有弹性节点的纵向牵引拉杆，形成206G型转向架，后加装盘型制动装置，形成206P型转向架。

209转向架是浦镇厂在205转向架的基础上研制的，于1975年开始批量生产。它采用H型构架，导柱式轴箱定位装置，摇动台式摇枕弹簧悬挂装置，长吊杆，构架外侧悬挂，两高圆弹簧，摇枕弹簧带油压减振器，吊挂式闸瓦基础制动装置等。1980年后，又生产了具有弹性定位套的轴箱定位结构和牵引拉杆装置的209T转向架。在此基础上，还生产了采用盘型制动的209P转向架。

在209T转向架的基础上，浦镇厂又开发了供双层客车使用的209PK转向架，其构造速度为160km/h。主要有以下方面的改进：采用盘型制动和单元制动缸，取消踏面制动；设空重调整阀；采用空气弹簧和高度调整阀；安装抗侧滚扭杆；保留了摇动台结构。209PK 转向架（P 代表盘型制动，K 代表空气弹簧）在这段时期内，我国还制造了少量用于公务车的三轴转向架，在原德意志民主共和国进口的软座，软卧车上采用了 211 等型号的转向架。

3.1.1准高速客车型

1994 年，四方厂、长客厂、浦镇厂相继研制出了 206WP、206KP、CW-2、209HS 转向架，在广深线动力学试验中最高时速达到了 174km/h，这些转向架的研制成功，标志着我国客车转向架技术上了一个新台阶。

206KP、206WP 转向架是四方厂为广深线准高速客车和发电车设计的转向架，二者除中央悬挂部分和构架侧梁全旁承支重；中央悬挂为有摇动台结构；设带橡

胶套的中心销轴牵引拉杆横向挡，横向拉杆，横向油压减振器，抗侧滚扭杆；轴箱悬挂系统设垂直油压减振器；基础制动装置为单元盘型制动，设电子防滑器；广泛采用橡胶元件，改善隔振、隔音性能，减小磨耗。

3.1.2高速型

1998 年起，各工厂相继推出了自己的高速转向架，例如浦镇厂的PW-200转向架，长客厂的CW-200转向架，四方厂的SW-200、SW-220K转向架等。PW-200转向架（PW代表PuzhenWork）是在209HS转向架的基础上重新研制的，它优化了一系和二系悬挂参数；采用了无磨耗的橡胶堆轴箱弹性定位装置；采用高速轻型轮对；轴颈中心距改为2000mm ；更换轴箱减振器安装位置；装用带可调阻尼和弹性支承的空气弹簧，采用两端为球铰的纵向拉杆；装用新型盘轴式基础制动装置；优化了结构设计。

SW-200 转向架结构与 SW-160 转向架基本相同，其改进如下：优化了一系、二系悬挂系数；采用轴盘式基础制动装置，适用于200km/h的高速列车。该转向架在1998年6月的郑武线动力学试验中最高时速达到了240km/h。在这一阶段，长客厂生产了我国第一台 CW-200 型无摇枕转向架。其构架采用4块钢板拼焊，横梁采用无缝钢管，与侧梁连通作为附加空气室，中央悬挂。

3.2转向架的主要作用

转向架是承载车体重量和传递走行动力的导向部件，是大型养路机械的重要组成部分，其主要作用如下：

1）承载车体重量转向架作为一个独立的走行装置，它直接支撑车体，承受和传递车架以上各部分（车体，车架，动力传递装置及作业装置等）的重量。2）传递走行动力把轮轨接触处产生的轮轴牵引力，以及通过曲线时轮轨之间的横向作用力传至转向架构架，经过减震环节再传向车体，同时，转向架引导车辆在线路上运行。

3）曲线通过转向架可相对车体回转，其固定轴距也较小，故能使车辆顺利通过半径较小的曲线，并大大减少车辆的运行阻力。

4）提高车辆的运行平稳性转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，使车体在各振动方向上的位移量减小，提高车辆运行平稳性和安全性。

5）保证必要的粘着力和制动力，充分利用轮轨之间的粘着，传递牵引力和

制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。

6）便于检修，转向架是车辆的一个独立部件，在转向架于车体之间尽可能减少联接件。易于从车辆底架下推进，推出，便于检修，有利于劳动条件的改善和检修质量的提高。

7）转向架的主要技术要求，转向架是大型养路机械的主要组成部分之一，它用来传递车辆的各种载荷，并利用轮轨间的粘着作用保证牵引力的产生。转向架结构性能的好坏，直接影响大型路养机械的牵引能力、运行品质、轮轨磨耗和运行安全。

第4章 转向架的故障分析

4.1动车转向架故障类型分析

在分析产品故障时，一 般是从产品故障的现象入手，通过故障现象（故障模式）找出原因和故障机理。对机械产品而言，故障模式的识别是进行故障分析的基础之一。

由于故障分析的目的是采取措施、纠正故障，因此在进行故障分析时，需要在调查、了解产品发生故障现场所记录的系统或分系统故障模式的基础上，通过分析、试验逐步追查到组件、部件或零件级（如螺母）的故障模式，并找出故障产生的机理。

故障的表现形式，更确切地说，故障模式一般是对产品所发生的、能被观察或测量到的故障现象的规范描述。

故障模式一般按发生故障时的现象来描述。由于受现场条件的限制，观察到或测量到的故障现象可能是系统的，如制动系统不能制动；也可能是某一部件，如传动箱有异常响声；也可能就是某一具体的零件，如油管破裂等。因此，针对产品结构的不同层次，其故障模式有互为因果的关系。

故障模式不仅是故障原因分析的依据，也是产品研制过程中进行可靠性设计的基础。如在产品设计中，要对组成系统的各部分、组件潜在的各种故障模式对系统功能的影响及产生后果的严重程度进行故障模式、影响及危害性分析，以确定各种故障模式的严酷度等级和危害度，提出可能采取的预防改进措施。因此将故障的现象用规范的词句进行描述是故障分析工作中不可缺少的基础工作。

依据某检修部门几年内积累的故障数据；故障数据中的列车号主要是从002A到190A；车辆编号是从1车厢到8车厢；二级系统包括车体系统、车外系统、电气系统、给水卫生系统、供风系统、内装系统、转向架系统7大系统；各系统的故障百分比如表1所示。

由表1可知转向架系统在整个动车组系统中故障频率所占有效百分比达20％以上。根据转向架系统的结构特点和功能，将转向架划分为悬挂装置、架构组成。轮对轴箱定位装置、排障装置、驱动装置、制动装置、转向架配管及配线等。

表1 二级系统频率分布的输出结果

制动夹钳安装槽底部的加工刀痕是新造时遗留的质量问题，在制动夹钳检修工艺文件中并未规定该部位细化的检修要求。据此完善制动夹钳检修工艺文件，增加了安装槽底部检查及打磨工艺要求，在检修过程中须检查制动夹钳安装槽底部是否存在异物及是否有明显的接刀痕迹的施工工序。对于安装槽底部有异物的，须打磨清除;对于安装槽底部存在明显加工刀痕的，使用细砂纸打磨消除刀痕，保证安装槽底部的平面度。同时要求将检修过程出现的问题在后续新造产品中须做好产品质量控制，即对于新造产品也增加了底部平面度检查工序，确保后续产品的质量，这样就可杜绝出现损伤现象。在完善制动夹钳检修工艺的前提下增加了制动夹钳底部安装面的防护工艺。要求制动夹钳在运输过程中需对底部安装槽进行合理防护，以防止安装槽底部受到磕碰或沾染异物而影响组装质量。

依据某机车车辆股份有限公司采集积累的大量使用维护数据，进行了分类处理，得到动车组转向架的故障部位和故障类型表，如表２所示。

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表2 转向架系统故障模式统计表

从表２中明显看出，转向架系统总共有42个故障模式，制动装置包括轮对等故障达到30条，占26.78％，应重点加强与制动装置相关部件的管理维修和保养工作，及时发现故障隐患，杜绝事故。1 4.2动车组转向架故障原因分析 4.2.1部件设备漏油分析

通过表２分析可知零部件设备漏油在转向架故障中较为常见，可以占到总故障数的25％。通过对设备运行的观察发现可能故障原因是

（１）动车在运转时，在相对封闭的机械箱里，机器在运转时会产生大量的热量。动车组在全日制工作时，箱内温度逐渐升高，箱内压力也会逐渐增大．油液在箱内压力作用下从密封间隙处渗出。

（２）设计不合理；制造质量不良；使用维护不当，检查不及时。设备上的某些静、动配合面缺少密封装置，或采用的密封方案不合适；设备上的某些润滑系统只有给油路，而没有回油路，使油压越来越大，造成泄漏。

4.3制动装置故障分析

动车组制动装置故障在转向架系统故障中占到最大的比例，达到了26％以上。动车组转向架制动装置采用空液转换液压制动方式。制动装置故障不仅会造成动车组途中晚点，而且如处理不当会导致动车组发生事故，严重影响运输秩序，威胁乘客的生命财产安全。

制动系统的常见故障包括了制动控制装置传输不良、制动控制装置故障、制动控制装置速度发电机断线、制动力不足、制动不缓解、监控显示器显示抱死、列车紧急制动不能复位、监控器等控制设备无电等。制动控制装置传输不良时，制动时会检测制动力不足。传输不良主要是光连接器的连接插头松动、接触不良，终端装置接口卡板故障。当制动控制装置速度发电机断线时，车辆将无法进行滑行控制。制动力不足时，可能是UB－TRTD继电器故障、电路故障、制动管系泄漏、EP阀故障、检测传感器故障、BCU故障等。但出现制动抱死故障显示时，可能是由速度传感器断 线、PCIS防滑阀故障、CI与BCU信息传输故障导致再生制动与空气制动同时发生、BCU内部滑行、抱死检测控制错误显示制动系统故障等造成的。

4.4其他零部件的故障分析

轮对组成故障损伤，因其裸露车体外，且直接与地面钢轨接触，运行状况复杂，且轮对组成乃转向架的重要部件，如有故障易造成严重的事故。其次空气弹簧故障因其材质特殊为橡胶所制，较易被划伤，若运行时间长易造成空气弹簧的故障。其次还有横向减振器和抗蛇行减振器，这两者均为油压减振器，易造成漏 1 2 油故障，从而降低减振效果。制动夹钳的长时间使用及检修维护不当，使制动装置易出现故障。

4.5动车组转向架的故障模式、致命性分析(FMECA)

经过前面的分析，基本了解了动车组转向架的故障模式和发生原因，但是仍不清楚每种失效模式对转向架功能所造成的致命度的大小，所以需要对转向架进行FMECA分析[5-7]，以便掌握其可靠性薄弱环节，为可靠性评估与提高可靠度提供科学依据

部件ｉ以失效模式ｊ 发生失效时，该零部件的致命度为：

CRij ＝α

ijβijλ

i

ij是部件式中aij是部件i以失效模式ｊ而引起部件的失效模式概率；βi以失效模式j发生失效造成部件损伤的概率。国标草案中将此称为丧失功能的条件概率。其值为１，表示肯定发生损伤；0.5表示可能发生损伤；0.1表示很少可能发生损伤；０表示无影响。λi是部件i成为基本失效件的故障率采用平均故障率。

通过上面的分析，可以看到在转向架的各个主要部件中轮对部件的部位致命度最大，主要是因为轮对承受了车辆与线路间相互作用的全部载荷及冲击，且直接与地面钢轨接触。其次是制动卡钳（动车）、空气弹簧和轴箱体，它们将是影响转向架可靠性的关键部件。另外，横向减振器部件的致命度也不小，虽然抗蛇行减振器的故障致命度并不很大，但它是使动车组在行驶时具有良好的平稳性、舒适度和安全性的保证，列车在高速行驶中易发生转向架蛇行运动，所以也应该加以重视。具体到故障模式致命度来看轮缘擦伤、横向减振器漏油、制动夹钳漏油、空气弹簧破损、橡胶垫破损等，是重点针对的对象，对此可以采取以下措施：

（１）对于轮缘擦伤、横向减振器漏油、制动夹钳漏油、空气弹簧破损、橡胶垫破损、磨损、弹簧断裂、弹力不足等故障，要加强车辆行驶前、行驶后检查，必要时采取无损检测或磁力探伤，如发现部件有微小裂纹，应及时更换防止裂纹进一步扩展，磨损加剧等。同时建议使用抗拉压、抗剪切、抗扭转、耐磨损的材料来制造，合理改进制造工艺过程，提高部件的质量和使用寿命。

（2）动车组维修部门维护转向架时应严格按照维修手册规定进行，并对致命度大的部件和模式加以重视。

第5章.动车组转向架轴承的检测技术与处理

5.1动车组转向架轴承故障诊断的基本内容

动车组转向架轴承故障诊断与监测是通过轴承的劣化损伤以及性能状态参数,来判断和预测其可靠性和使用性,对异常情况的部位!原因和危险程度进行识别和诊断,及时的可靠的反映故障,防止事故的发生,保证整个动车组运行正常“总的来说,动车组转向架故障诊断的内容是:状态的监测,故障诊断和正确指导轴承的管理与维修三部分。

1.状态监测状态监测就是要采用各种方法掌握设备的运行状态,如检测!测量!分析和判别等”还需要结合系统的现状以及经验,考虑环境和突发因素,准确判断轴承状态,当其出现异常时,发出警报,提醒相关人员采取及时的措施“系统要具有显示和记录其状态的功能,为设备的故障分析和可靠性分析提供信息和基础数据”

2.故障诊断故障诊断技术的实质是:根据状态监测所获得的信息与数据,结合滚动轴承的运行历史!结构特性和参数条件,对滚动轴承的各种不同类型的故障进行预报和分析,并确定其性质!类型!原因!部位!严重程度!性能趋势和后果“

3.指导轴承的管理维修根据诊断结果,决定设备的维修方式和维修周期”避免/过剩维修0,防止因不必要的拆卸使设备精度降低,延长设备寿命;减少维修时间,提高生产效率和经济效益;减少和避免重大事故发生,故不仅能获得巨大经济效益,而且能获得很好的社会效益“ 5.2动车组转向架轴承故障监测常用技术

机械故障诊断技术发展几十年来,产生了巨大的经济效益,成为各国研究的热点，从诊断技术的各分支技术来看,美国占领先地位”美国的一些公司,如Bently,HP等,他们的监测产品基本上代表了当今诊断技术的最高水平“发展至今,动车组转向架轴承故障监测的常用技术主要有:振动诊断技术,温度诊断技术,油样分析技术,油膜电阻诊断技术,声发射诊断技术等”下面简要介绍这些方法“1.振动诊断技术振动诊断技术是应用最早的!使用范围最广的故障监测诊断技术”运行的机械设备产生振动的原因是:表面的接触摩擦和旋转部件的不平衡等“进一步的研究表明:振动的强弱及其包含的主要频率成份和故障类型!部位和原因等有着密切的联系。本论文就是采用振动诊断技术是通过安装在轴承座和箱体上的压电式传感器采集轴承的振动信号,并采用有效的方法对其进行分析和处理，振动分析法具有: 4 1.对各种类型工况的轴承适用;对早期轻微故障诊断有效;信号采集方便，分析简单，直观;诊断结果可信度高,在实际中得到了极为广泛的应用，在实际诊断中,传感器采集振动信号中不仅反映轴承本身的工作情况,还包含了动车组中其他运动部件和结构的干扰噪声，在动车运行中,有轻微的局部故障的滚动轴承的振动信号成分往往会被干扰信号淹没,很难被分离与识别,对轴承的工况和故障的诊断会有一定的影响，因此,轴承振动诊断技术的关键是采用先进合理的振动诊断分析处理技术来抑制干扰信号，提取故障特征信息，有效地及时地发现轴承故障。

2.温度监测技术温度监测是通过测量运行中滚动轴承的温度来监测其工作状态是否正常的方法，温度监测法是一种常规!操作简单的故障诊断技术,轴承的温度对轴承的磨损程度和烧伤较为敏感,其应用在一定程度上能较好的反映轴承运行故障,提高了故障检测效率和增加了行车可靠性，但这种方法的缺点是:只有当轴承故障累积到相当严重的程度后,也就是轴承故障的晚期症状,温度才有明显的变化，而轴承出现早期故障如点蚀!剥落和轻微磨损时,温度监测无法发现”由于摩擦产生的热量与相对速度的平方成正比,车辆速度与切轴时间成反比,因此,温度监测逐渐成为滚动轴承的辅助监测技术,降低风险。

3.油样分析技术磨损断裂腐蚀和润滑不当是动车组转向架轴承失效的方式,其中润滑不当占主要部分，由于轴承在运行过程中是用油润滑或油冷却,零部件磨损等原因产生微小颗粒必然会带入到循环油液中，对轴承所使用的润滑油进行常规理化分析,或对其中的金属颗粒进行铁谱分析!颗粒计数等分析以及根据其形状和尺寸来判断轴承故障,就是油样分析技术，它能发现轴承的早期疲劳失效,可作磨损机理研究等特点,但是,这种方法易受其它外界因素的影响,一般用于离线监测,这样会导致信息可能不全面,还得依靠人力来管理,所以,这种方法具有很大的局限性

4.油膜电阻诊断技术动车组转向架轴承在旋转过程中,如果润滑良好,滚道和滚动体之间会有一层良好的油膜,由于油膜的作用,内圈与外圈之间有很大的电阻,达到兆欧姆以上;当油膜遭到破坏时,其电阻的值就会降低,甚至接近0欧姆，故电阻越大,油膜就越厚,摩擦就小,属于正常运行状态;若电阻很小时,油膜就比较薄,轴承摩擦大,属异常运行状态，我们可以通过测量轴承内外圈的电阻, 1 5 对滚动轴承磨损腐蚀等异常进行判断,但对表面剥落压痕裂纹等异常诊断效果差,其特点是适用于旋转轴外露的场合,对不同的工况条件可使用同一评判标准。

5.声发射诊断技术声发射(AcousticEmiSSion简称AE)是指物体在受到形变或外界作用时,因迅速释放弹性能量而产生瞬态应力波的一种物理现象发射检测是一种动态无损检测方法,即:使构件或材料的内部结构,缺陷或潜在缺陷处在运动变化的过程中进行无损检测发射信号来自缺陷本身,对被检件的接近要求也不高,可以利用发射诊断技术长期监测轴承的运行状态与安全性发射检测到的是一些电信号,根据这些电信号来解释结构内部的缺陷变化往往比较复杂,需要丰富的知识和其他试验手段的配合，另一方面,声发射检测环境常常有强的噪声干涉,虽然声发射技术中己有多种排除噪声的方法,但在某些情况下还会使声发射技术的应用受到限制。

5.3机车车辆轴承故障机理分析 5.3.1轴承故障的振动原因

动车组转向架一般是内圈与动车的传动轴的轴顶过盈配合连接,工作时随轴一起转动;而外圈安装在轴承座或箱体上,工作时是固定或相对固定“由于内圈与传动轴连接,外圈又安装在轴承座或轴箱上,这样在动车组的运行过程中,对轴承和轴承座或箱体组成的振动系统产生激励,使该系统振动”引起轴承振动的原因除了外部激励因素(传动轴上其它零部件的运动和力的作用等)之外,如图 3-1所示。

5.3.2动车组转向架轴承缺陷产生的特征频率

当滚动体和滚道接触处遇到一个局部缺陷时,就有一个冲击信号产生缺陷在不同元件上,接触点经过缺陷的频率是不相同的,这个频率就称为特征频率,特征 6 频率可以根据轴承的转速!轴承零件的形状和尺寸由轴承的简单运动关系分析得到如图3一2所示，在外圈固定,内圈与轴一起旋转的情况下,假如内圈滚道!外圈滚道或滚动体上有一处局部缺陷,则两种金属在缺陷处相接触时的冲击振动间隔频率。1 7

结束语

踉踉跄跄的忙碌了半个月，我们的实习论文课题也终将告一段落，也基本达到预期的效果，心里也有一丝丝的成就感。但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽如人意的地方，本设计在何剑和曹楚君老师的悉心指导和严格要求下已经完成。从课题选择、方案设计到具体的设计和定稿，每一次改进都是我学习的收获。在实训的这段时间，也始终感受着导师们的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅，在此向何剑和曹楚君老师表示深深的感谢。

转向架是动车组的走行部，而构架组成作为转向架的重要组成部分，其重要性尤为突出。一个小的产品缺陷也有可能引发大的产品质量问题。车辆检修过程不仅是产品功能恢复的过程，而且是车辆故障隐患排除的过程。所以对待修车要从问题的根源进行分析并彻底解决，完全消除影响列车安全运行的因素，为列车的安全运行保驾护航。1 8 参考文献：

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