第1章 機(jī)車故障診斷檢測緒論

電力機(jī)車檢測與故障診斷陳小勤136281835922024年2月26日本課程的學(xué)習(xí)任務(wù)及要求掌握電力機(jī)車的基本結(jié)構(gòu)掌握檢測技術(shù)、傳感器技術(shù)和故障診斷技術(shù)了解列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)熟悉電力機(jī)車走行部和傳動系統(tǒng)的檢測與故障診斷2024年2月26日第1章緒論陳小勤136281835922024年2月26日2024年2月26日

本章內(nèi)容：1.1機(jī)車檢測與故障診斷的意義

1.2故障診斷的發(fā)展1.3機(jī)車檢測與故障診斷系統(tǒng)1.4高速鐵路的高新技術(shù)1.5動車組概述1.1

機(jī)車檢測和故障診斷的意義提高機(jī)車運(yùn)行的可靠性和安全性為機(jī)車維修提供重要的依據(jù)可檢測、顯示、記錄、存儲和分析數(shù)據(jù)。為機(jī)車的改進(jìn)和發(fā)展提供依據(jù)2024年2月26日1.2故障診斷技術(shù)的發(fā)展故障診斷(FD)始于(機(jī)械)設(shè)備故障診斷，其全名是狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷(CMFD)。它包含兩方面內(nèi)容：一是對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；二是在異常發(fā)生后進(jìn)行故障分析和診斷。2024年2月26日狀態(tài)監(jiān)測識別有無故障明確故障嚴(yán)重程度作出故障趨勢分析故障診斷確定故障部位確定故障原因提出維修建議狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷的過程檢測縮小故障范圍狀態(tài)判別搜集征兆定期檢測故障定位原因分析維修決策趨勢分析正常參數(shù)開始尚可正常不可異常到20世90年代初，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)基本上發(fā)展成為一門獨(dú)立的新興的綜合性交叉學(xué)科。在此同時，世界各國鐵路行業(yè)也相繼展開對機(jī)車車輛檢測診斷技術(shù)研究，主要目的是實現(xiàn)對機(jī)車車輛故障做出及時預(yù)警與快速有效診斷，并提出維修建議，以減少或避免不必要的安全事故的發(fā)生。2024年2月26日1.2.1國內(nèi)機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展鐵道科學(xué)研究院等科研所和高等院校等單位積極開展機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的研究、應(yīng)用，在理論和應(yīng)用上都取得了重大進(jìn)展。在機(jī)車車輛故障診斷研究中主要采用的診斷方法有:溫度探測、光譜分析、電氣參數(shù)檢測、動態(tài)壓力檢測及振動診斷等。同時引入新的先進(jìn)算法，如小波變換、專家系統(tǒng)、模式識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)等。2024年2月26日1.2.1國內(nèi)機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展機(jī)車車輛機(jī)械部分故障診斷主要包括對車體、輪對及軸承進(jìn)行故障診斷，常用設(shè)備及方法主要有:鐵道科學(xué)研究院、哈爾濱鐵路局哈爾濱科研所、原航空部502所等單位研制的基于紅外溫度探測技術(shù)的道旁紅外熱軸探測系統(tǒng)，實現(xiàn)對貨車軸承狀態(tài)實時監(jiān)測的功能，現(xiàn)已在主要干線上成功應(yīng)用。2024年2月26日1.2.1國內(nèi)機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展機(jī)車車輛電氣部分故障診斷較為復(fù)雜，不僅涉及不同類型電路故障，還涉及電路中的各種電氣設(shè)備自身故障，目前為止對電氣部分的故障診斷研究較多。常見設(shè)備及方法主要有:齊齊哈爾鐵路科研所開發(fā)的DF4機(jī)車主電路及控制電路檢測儀，應(yīng)用較廣泛。北京交通大學(xué)研究了基于專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的DF4機(jī)車電路故障的智能診斷技術(shù)，提出了機(jī)車電器電路故障診斷系統(tǒng)的基本組成及車載診斷系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。2024年2月26日1.2.1國內(nèi)機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展上世紀(jì)90年代以來，我國研發(fā)的準(zhǔn)高速、動車組以及高速電力機(jī)車基本上都配備了具有控制和故障診斷雙重功能的車載微機(jī)控制系統(tǒng)，如SS8型、SS9型電力機(jī)車，其車載微機(jī)控制系統(tǒng)都具有簡單的故障監(jiān)控、故障記錄和故障診斷功能。2024年2月26日1.2.1國內(nèi)機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展株洲電力機(jī)車研究所等開發(fā)的列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置及機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測裝置，可隨車對機(jī)車的運(yùn)行信息以及受電弓與接觸網(wǎng)的狀態(tài)信息進(jìn)行實時監(jiān)測和記錄。另外，由株洲電力機(jī)車研究所、中南大學(xué)鐵道學(xué)院等研制的電力機(jī)車邏輯控制單元能獲取電力機(jī)車部分開關(guān)量狀態(tài)，對電力機(jī)車電氣部分故障診斷尤為重要.。2024年2月26日1.2.1國內(nèi)機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展自上世紀(jì)80年代中期，美國鐵道協(xié)會(AAR)及其所屬研究機(jī)構(gòu)運(yùn)輸技術(shù)中心(TTCI)、Seryo公司、Conrail公司、聯(lián)合太平洋鐵路等積極參與了貨車軸承聲學(xué)和振動診斷技術(shù)的研究開發(fā)，其所開發(fā)的聲學(xué)探測系統(tǒng)是通過在道旁安裝聲學(xué)傳感器，然后進(jìn)行處理分析獲取駛過列車時軸承的聲信號，該系統(tǒng)既可獨(dú)立工作，也可和紅外熱軸探測系統(tǒng)相互配合，以盡早發(fā)現(xiàn)軸承故障，實現(xiàn)軸承故障預(yù)警，確保列車運(yùn)行安全。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展90年代中期，TTCl采用基于聲傳感器陣列技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法研制了新一代軸承道旁聲學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，極大的提高了診斷準(zhǔn)確率。此外，TTCl等還研究開發(fā)了軸承振動檢測系統(tǒng)，通過采集軸承旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動信號，并對振動信號采用包絡(luò)分析技術(shù)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行特征提取和模式識別，該系統(tǒng)能識別出軸承的多種故障或缺陷。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展近年來，通用公司電力驅(qū)動分部(EMD)研發(fā)了基于商業(yè)無線通訊網(wǎng)絡(luò)的機(jī)車遠(yuǎn)程監(jiān)測診斷系統(tǒng)，其主要原理是:通過車載監(jiān)測裝置測量保存機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)信息，再通過無線網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)發(fā)送到EMD的機(jī)車管理中心，該中心的行業(yè)專家對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以及判斷機(jī)車狀態(tài)，并將機(jī)車狀態(tài)信息發(fā)送到相關(guān)部門。該系統(tǒng)能使鐵路部門及時了解機(jī)車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)并排除故障，提高了列車運(yùn)行安全性。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展在20世紀(jì)60年代，日本率先開通了第一條新干線鐵路，開始了鐵路高速化進(jìn)程。由于運(yùn)行速度大幅度提升一，日本極度重視對機(jī)車、車輛的故障診斷技術(shù)的研究，并組織成立專門的研究會—鐵道機(jī)車、動車診斷技術(shù)聯(lián)絡(luò)會。深入開展了牽引電機(jī)、牽引變壓器、輔助電機(jī)等機(jī)車設(shè)備故障診斷研究，還成功開發(fā)了幾種應(yīng)用于故障診斷專家系統(tǒng)，對日本鐵路診斷技術(shù)起了積極的推動作用。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展日本近年來還研究開發(fā)了車載監(jiān)測診斷系統(tǒng)，以提高列車運(yùn)行的舒適性和安全性，在200系高速動車組上安裝了可同時監(jiān)測8個被測部位的縱向和橫向振動情況的儀器，該儀器根據(jù)相關(guān)的舒適性指標(biāo)對列車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，推測不良部位，以實現(xiàn)快速有效的檢修。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展日本近年來還研究開發(fā)了車載監(jiān)測診斷系統(tǒng)，以提高列車運(yùn)行的舒適性和安全性，在200系高速動車組上安裝了可同時監(jiān)測8個被測部位的縱向和橫向振動情況的儀器，該儀器根據(jù)相關(guān)的舒適性指標(biāo)對列車運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，推測不良部位，以實現(xiàn)快速有效的檢修。后來，在700系動車組上利用智能化監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對主要電氣裝置的動作與狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展德國從1975年開始研究鐵路故障診斷技術(shù)。GunterSehultes等將機(jī)車車輛診斷系統(tǒng)分為外部診斷、內(nèi)部診斷和自身診斷3種，自身診斷是充分利用機(jī)車的控制系統(tǒng)的功能組件，實現(xiàn)對機(jī)車控制的同時還進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。在外部診斷方面，開發(fā)了針對輪對踏面剝落、擦傷等故障診斷裝置，并得到廣泛應(yīng)用。內(nèi)部診斷和自身診斷裝置是車載裝置，其診斷結(jié)果可及時存儲和顯示，供列車員、地面維修人員等參考。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展德國ICE高速列車上裝配了計算機(jī)輔助故障管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對機(jī)車的故障產(chǎn)生到故障排除的作用及統(tǒng)計分析結(jié)果起全面有效的管理作用，并且涉及了車上的大多數(shù)主要部件或系統(tǒng)，其包含100多個診斷分系統(tǒng)，分系統(tǒng)診斷結(jié)果通過串行通訊方式向上傳輸，在機(jī)車或車輛上集中顯示，以省略各分系統(tǒng)的顯示裝置。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)故障通報、故障定位、診斷結(jié)果顯示及存儲、用戶查詢等功能。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展后來，ICE3和ICE一T列車采用了基于列車通訊網(wǎng)絡(luò)(TCN)的監(jiān)測和控制系統(tǒng)。車上采用100%冗余列車總線與車輛總線，絞列式總線通過網(wǎng)關(guān)與2輛端車上的車輛總線連接，將診斷子系統(tǒng)的信息傳送到故障診斷總系統(tǒng)。故障診斷總系統(tǒng)通過處理所有診斷子系統(tǒng)傳輸過來的事件，并將相關(guān)信息或處理結(jié)果顯示給司機(jī)、技術(shù)人員等，或通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆\斷基地供專家進(jìn)行處理。2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展法國TGV列車安裝了司機(jī)室計算機(jī)、牽引電機(jī)控制計算機(jī)與拖車控制計算機(jī)，三臺計算機(jī)聯(lián)合工作，基本上能實現(xiàn)列車上絕大多數(shù)設(shè)備的監(jiān)控與故障診斷，并可以通過車載網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)實時傳輸2024年2月26日1.2.2國外機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展2024年2月26日功能：

故障檢測故障識別故障顯示故障記錄、存儲與傳輸整備作業(yè)和定期維修中的檢驗1.3機(jī)車檢測與故障診斷系統(tǒng)2024年2月26日系統(tǒng)構(gòu)成：

地面故障診斷系統(tǒng)車載故障診斷系統(tǒng)（列車診斷中心、車輛診斷裝置、設(shè)備診斷單元）內(nèi)容：外部和內(nèi)部

供電、牽引傳動、制動裝置、轉(zhuǎn)向架、車門、防滑裝置、軸箱溫度監(jiān)測、空調(diào)裝置故障診斷等。1.3機(jī)車檢測與故障診斷系統(tǒng)1.4高速鐵路的高新技術(shù)車體輕量化、車廂密封及氣動力學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)集成技術(shù)制動2024年2月26日牽引傳動（交流傳動）自動控制網(wǎng)絡(luò)信息故障診斷電力機(jī)車新技術(shù)介紹軌道交通裝備制造業(yè)始于第一次工業(yè)革命時期，1825年英國開通了世界第一條鐵路，開創(chuàng)了軌道交通新紀(jì)元，直到1881年我國才出現(xiàn)第一條鐵路。與此同時，軌道交通裝備牽引動力的發(fā)展也在不斷變革，內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車逐漸替代了傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)車。速度始終是帶動交通運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展的動力，軌道交通運(yùn)輸也不例外。1964年世界上第一條高速鐵路（日本新干線）通車，從而拉開鐵路高速的序幕，其后法國、德國和意大利等國家相繼取得高速的成功，世界上涌現(xiàn)先進(jìn)的電力牽引動力的高速列車。重載是交通運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展的又一動力，目前國際上編組的重載列車牽引噸位已超過2萬噸，我國在大秦線也成功的開行了萬噸列車，充分體現(xiàn)了軌道交通大運(yùn)量的優(yōu)勢。電力機(jī)車新技術(shù)介紹系統(tǒng)集成技術(shù)電力機(jī)車由于其多學(xué)科性和機(jī)電一體化特征，要求系統(tǒng)集成技術(shù)越來越先進(jìn)。從早期的“機(jī)械技術(shù)”為主的傳統(tǒng)技術(shù)逐漸向現(xiàn)代的“機(jī)械、電氣、信息技術(shù)”集成的方向發(fā)展，機(jī)電一體化已成為軌道交通裝備制造企業(yè)綜合技術(shù)實力的表現(xiàn)。系統(tǒng)集成不是一個簡單的搭“積木”，它包括幾何特性的集成、物理特性的集成、網(wǎng)絡(luò)特性的集成，同時也是軌道交通裝備全壽命周期工程技術(shù)的總成。系統(tǒng)集成技術(shù)的范疇1）先進(jìn)的虛擬機(jī)車平臺2）關(guān)鍵部件研究開發(fā)平臺，包括車體、轉(zhuǎn)向架、主變壓器、主變流器、高性能控制裝置、牽引電機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制等3）標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化4)系統(tǒng)可靠性設(shè)計5）全壽命設(shè)計電力機(jī)車新技術(shù)介紹交流電傳動技術(shù)軌道交通裝備的高速、重載需要強(qiáng)大的功率配置，傳統(tǒng)的交直傳動系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足要求?，F(xiàn)代交流驅(qū)動電傳動系統(tǒng)被認(rèn)為是一種理想的選擇，它包括牽引變壓器、VVVF牽引變流器、交流牽引電機(jī)、計算機(jī)控制系統(tǒng)等在內(nèi)，其工程技術(shù)已迅速發(fā)展成熟?，F(xiàn)代變流技術(shù)模式的DC-AC和AC-DC-AC變流器被廣泛應(yīng)用，最新研究的AC-AC變流技術(shù)不需要中間直流變換，更具有高效、節(jié)能優(yōu)勢，已開始在中、小功率城軌電力牽引領(lǐng)域試用。結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能高效、大功率、小體積、輕量化、低噪聲、少維護(hù)、低成本的交流異步牽引電機(jī)的研發(fā)已成就顯著，而新的永磁式同步交流牽引電機(jī)已是當(dāng)前研究的亮點(diǎn)。電力機(jī)車新技術(shù)介紹交流電傳動技術(shù)

交流傳動電力機(jī)車的發(fā)展起源于20世紀(jì)70年代，它的發(fā)展與新型功率半導(dǎo)體器件的層出不窮和微機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步密切相關(guān)。由于大功率變流技術(shù)的發(fā)展、控制理論和微機(jī)控制技術(shù)的完善以及變頻器技術(shù)的成熟，交流傳動技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，軌道車輛電傳動系統(tǒng)進(jìn)入了交流傳動時期。目前已有多種型號的交流電力機(jī)車、交流電傳動內(nèi)燃機(jī)車和高速電動車組廣泛應(yīng)用于鐵路牽引。歐洲主要制造商如西門子、龐巴迪、阿爾斯通等相繼開發(fā)了大量的干線交流傳動機(jī)車和電動車組。日本在1990年開始也陸續(xù)研制成功了交-直-交電力機(jī)車和新干線300、500、700系列的交-直-交高速電動車組。投入商業(yè)運(yùn)行的交流傳動電力機(jī)車和電動車組充分地展現(xiàn)了交流牽引傳動有著顯著優(yōu)越的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，主要表現(xiàn)為：

(1)有良好的牽引性能；(2)電網(wǎng)功率因數(shù)高；(3)功率大、體積小、重量輕、運(yùn)行可靠；(4)動態(tài)性能和粘著利用好。目前，隨著既有電力機(jī)車的更新?lián)Q代和高速鐵路的蓬勃發(fā)展，國外主要制造企業(yè)均已停止了直流傳動和交直傳動電力機(jī)車的生產(chǎn)，電力機(jī)車的研制全部轉(zhuǎn)向交流傳動。電力機(jī)車新技術(shù)介紹交流電傳動技術(shù)

我國交流傳動技術(shù)研究始于70年代初，90年代初研制成功了1.0MW的電壓型交—直—交傳動系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上于1996年試制了國內(nèi)第一臺采用快速晶閘管元件的4.0MW4軸AC4000交流傳動電力機(jī)車（原型車），1999年研制成功了2800kVAGTO工程化油冷變流器及高性能控制系統(tǒng)，并通過了地面試驗，2000年研制成1200kWIGBT風(fēng)冷牽引變流器的并應(yīng)用于地鐵工程車。在“十五”期間，我國已開發(fā)、應(yīng)用了兩種功率等級的交流傳動系統(tǒng)：一種基于GTO(4500V/3000A)開關(guān)器件的大功率交流傳動系統(tǒng)，另一種是基于IGBT（3300V/1200A）器件的中功率交流傳動系統(tǒng)，兩者均已裝車應(yīng)用。在傳動系統(tǒng)研究和關(guān)鍵部件的研制方面，取得了以下主要成果：·交流傳動系統(tǒng)技術(shù)模式與國際接軌，主要技術(shù)指標(biāo)與國際上同等產(chǎn)品接近。·掌握了現(xiàn)有主型中大功率器件的應(yīng)用及工程化開發(fā)技術(shù)。其中，器件極限應(yīng)用指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平?！げ捎酶咝?、環(huán)保冷卻方式，冷卻效果達(dá)到國際先進(jìn)水平。·開發(fā)成功模塊化、多微機(jī)、網(wǎng)絡(luò)化的傳動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了高性能交流傳動直接轉(zhuǎn)矩控制策略，控制器主要指標(biāo)與上世紀(jì)末國際先進(jìn)水平相當(dāng)?！恳姍C(jī)設(shè)計水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，在關(guān)鍵技術(shù)（如絕緣技術(shù)、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條材料、高速軸承的潤滑等）取得突破。電力機(jī)車新技術(shù)介紹交流電傳動技術(shù)交流傳動系統(tǒng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涉及電力電子學(xué)、微電子學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、自動控制理論等多項學(xué)科，并與電力電子器件、電機(jī)工程、機(jī)械工程、電子工程等多種產(chǎn)業(yè)密切相聯(lián)。其系統(tǒng)的合理配置、資源的優(yōu)化、現(xiàn)代高新技術(shù)的應(yīng)用、系統(tǒng)性能的提升更是一個紛繁復(fù)雜、且需循序漸進(jìn)的過程。由于起步晚、基礎(chǔ)工業(yè)技術(shù)落后、關(guān)鍵零部件的市場化采購受到知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的限制、現(xiàn)場運(yùn)用經(jīng)驗的缺乏等，都使得當(dāng)前交流傳動系統(tǒng)產(chǎn)品還達(dá)不到“先進(jìn)、成熟、經(jīng)濟(jì)、實用、可靠”的要求，也未能構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的完整產(chǎn)品型譜。與國際先進(jìn)水平相比，在系統(tǒng)的穩(wěn)定性上，在等效干擾電流、粘著利用率等方面的性能指標(biāo)上，在參數(shù)辨識、無速度傳感器控制等新技術(shù)的應(yīng)用上，在查找、分析問題的工具和手段上等方面，都還有著較大的差距，這也正是當(dāng)前實現(xiàn)技術(shù)跨越和現(xiàn)代化戰(zhàn)略的瓶頸所在。電力機(jī)車新技術(shù)介紹轉(zhuǎn)向架技術(shù)

優(yōu)越動力學(xué)性能的轉(zhuǎn)向架是實現(xiàn)軌道交通裝備安全、可靠、舒適的重要部件，也是實施機(jī)電一體化研究的終端，因為牽引動力由“電”產(chǎn)生，而靠“機(jī)”傳遞，再歸宿到輪軌間牽引（制動）狀態(tài)的形成。再好的電特性，再大的電功率，再全的電功能都要與機(jī)械特性相匹配，通過設(shè)計最佳動力學(xué)特性轉(zhuǎn)向架，最終在輪軌的物理界面上實現(xiàn)黏著（滾動摩擦）利用的最大化。現(xiàn)代傳動控制技術(shù)可通過先進(jìn)的蠕滑控制技術(shù)獲得機(jī)、電特性的最佳配合和實時控制，使輪軌間的牽引（制動）力得到最佳發(fā)揮，這就是軌道交通裝備最根本的技術(shù)特征。反之，還要從現(xiàn)代摩擦學(xué)工程技術(shù)出發(fā)，解決好減少摩擦，降低磨損，改善潤滑的工程問題，以提高性能和壽命，節(jié)約資源和能源，加強(qiáng)可靠和安全。“摩擦”無處不在，而如何利用好輪軌摩擦和弱化其他有害摩擦是現(xiàn)代轉(zhuǎn)向架技術(shù)的重要課題之一。電力機(jī)車新技術(shù)介紹制動技術(shù)

軌道交通裝備的牽引與制動技術(shù)如同雙胞兄弟相互依賴，不可分離，牽引是利用能量去驅(qū)動車輛產(chǎn)生運(yùn)動，而制動是吸收能量去消除運(yùn)動。軌道交通裝備在高速、重載狀態(tài)下都有很大的運(yùn)動能量，要可靠降速和停車，就必須設(shè)法轉(zhuǎn)化和消耗這些動能，這就是制動技術(shù)的任務(wù)?，F(xiàn)代制動技術(shù)主要有電氣制動、機(jī)械制動兩種，動力制動模式的電阻式和再生式電氣制動應(yīng)作為主要的調(diào)速制動模式，而摩擦制動模式的踏面式、輪盤式和軸盤式機(jī)械制動僅作為調(diào)速輔助和制動停車的制動模式。300km/h以上高速列車上為了安全，還應(yīng)增加配置非黏著制動模式的渦流制動，新研究的氣動阻力模式風(fēng)阻制動的試用也初見成效。制動技術(shù)特別強(qiáng)調(diào)對信息技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的研究，現(xiàn)代的聯(lián)合制動、模擬制動、電子防滑、黏著控制等新技術(shù)的應(yīng)用，使制動技術(shù)更加完善。電力機(jī)車新技術(shù)介紹制動技術(shù)國外制動系統(tǒng)制造商主要有：德國KNORR-Bremse公司及控股的美國NYAB公司及英國WABCO公司；瑞典SABWABCO公司；美國WABCO公司；日本NABCO公司。德國Knorr公司是歐洲鐵路制動系統(tǒng)主要供應(yīng)商，美國鐵路制動系統(tǒng)主要供應(yīng)商之一，其制動系統(tǒng)在歐洲大部分機(jī)車、高速列車、目前最高速列車和中國現(xiàn)代地鐵車輛上得到了廣泛的應(yīng)用。由WABCO公司生產(chǎn)的電－空聯(lián)合控制制動系統(tǒng)叫EPIC，計算機(jī)控制裝置及接口在EPIC系統(tǒng)中起大腦的作用。具有將制動指令進(jìn)行邏輯控制及編譯發(fā)送與靈活應(yīng)變的能力，能對速度進(jìn)行適時控制。1997年，WABCO公司鐵路電子分部設(shè)計了EPIC的新一代產(chǎn)品EPICⅡ系統(tǒng)，EPICⅡ系統(tǒng)完全適用于原先應(yīng)用26-L設(shè)備的機(jī)車，氣動裝備采用集成化設(shè)計，使得更換快捷便利，還增加了診斷功能，可對現(xiàn)場更換的氣動模塊進(jìn)行性能診斷。由紐約空氣制動機(jī)公司（NYAB）生產(chǎn)的計算機(jī)控制制動系統(tǒng)（CCB）是以微機(jī)為主的制動系統(tǒng)，其設(shè)計用來為干線貨車和客車提供全自動和單獨(dú)制動控制。CCBⅡ系統(tǒng)是CCB的下一代。它是一個基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，設(shè)計成可為干線貨車和客車提供全自動和單獨(dú)制動控制。近幾年，KNORR公司又在CCBⅡ制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上推出了適合于歐洲大陸各國聯(lián)運(yùn)的模塊化制動系統(tǒng)MBS，與CCBⅡ相似，MBS制動系統(tǒng)能夠更大范圍的適用于不同的機(jī)車。模塊化的設(shè)計使得檢修和更換有缺陷的零部件更加快捷便利，適時的自動診斷功能有助于取消不必要的維護(hù)工作。電力機(jī)車新技術(shù)介紹制動技術(shù)機(jī)車制動技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)：

1）機(jī)車采用的電空制動技術(shù)已從第一代單純的用繼電器控制電空閥的制動系統(tǒng)，發(fā)展到模塊化的具有邏輯控制和網(wǎng)絡(luò)通訊功能的第三代電空制動系統(tǒng)。

2）機(jī)車制動系統(tǒng)具有空電聯(lián)合制動功能。

3）客運(yùn)和重載貨運(yùn)機(jī)車的空氣制動系統(tǒng)具有列車電空制動功能。要實現(xiàn)重載貨運(yùn)列車的電空制動，貨車車輛的制動系統(tǒng)必須是電空制動系統(tǒng)。在基礎(chǔ)制動方面，貨運(yùn)機(jī)車采用踏面閘瓦制動或盤形制動；客運(yùn)機(jī)車的速度一般不超過250km/h，故也采用踏面閘瓦制動或盤形制動。只有大于250km/h的動車組才考慮采用非黏著制動方式，如渦流制動、磁軌制動等。

電力機(jī)車新技術(shù)介紹信息技術(shù)

軌道交通裝備對信息技術(shù)的依賴越來越突出：交流傳動技術(shù)的應(yīng)用離不開系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展，電動車組的普及離不開網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展等等。由于軌道電力牽引系統(tǒng)固有的強(qiáng)弱電縱橫交叉出現(xiàn)的電磁場干擾，對系統(tǒng)控制提出了苛刻要求，尤其是在控制策略、控制方法、控制手段、控制軟件的研發(fā)上特別重要。研發(fā)運(yùn)行穩(wěn)定、動態(tài)響應(yīng)快、實時性良好、能有效抑制電氣和機(jī)械干擾的控制系統(tǒng)是當(dāng)前的熱點(diǎn)。此外，為了軌道交通運(yùn)輸?shù)陌踩耘c可靠性，安全保障監(jiān)控與診斷技術(shù)不斷升華，技術(shù)覆蓋面更廣更深，從電量的電氣系統(tǒng)診斷到非電量的機(jī)械系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)等診斷，從本機(jī)診斷到列車診斷，從車載診斷到無線遠(yuǎn)程診斷，從事后診斷到事前預(yù)診斷等新的研究不斷涌現(xiàn)。電力機(jī)車新技術(shù)介紹信息技術(shù)

國內(nèi)機(jī)車控制技術(shù)是在技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，我國目前正在批量生產(chǎn)的電力機(jī)車控制系統(tǒng)有：·模擬電子控制系統(tǒng)及換代的SMT模擬電子控制系統(tǒng)·交直車微機(jī)控制系統(tǒng)(引進(jìn)MICAS-S技術(shù))·交流傳動車微機(jī)控制（MVB）系統(tǒng)（引進(jìn)MICAS-S2技術(shù)）·TCN列車網(wǎng)絡(luò)（WTB）系統(tǒng)(引進(jìn)芬蘭EKETCN網(wǎng)關(guān)技術(shù))其中：模擬電子控制系統(tǒng)以SS3B、SS4改、SS6B和SS7C等為代表，微機(jī)控制系統(tǒng)以SS8、SS4B、SS9、SS7D、SS7E等為代表。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)以近年新開發(fā)的交流傳動機(jī)車和動車組為代表，如先鋒號、奧星、中原之星、中華之星等，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)正推廣到SS3B、SS7E等重聯(lián)控制交直機(jī)車中。電力機(jī)車新技術(shù)介紹列車網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)從設(shè)計的角度來看我們微機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括交流傳動控制系統(tǒng)的硬件和系統(tǒng)水平十分接近世界先進(jìn)水平，但是從使用表現(xiàn)來看，裝置的可靠性與國外同類產(chǎn)品相比還有一定的差距。從技術(shù)發(fā)展的角度來看，信息化技術(shù)和故障診斷技術(shù)是車載控制系統(tǒng)今后的發(fā)展的重點(diǎn)方向：·國內(nèi)尚缺乏統(tǒng)一的車載故障診斷標(biāo)準(zhǔn)，診斷技術(shù)水平較低，配套地面分析能力明顯不足。·車載通信接口或網(wǎng)絡(luò)規(guī)范化程度不高，系統(tǒng)沒有真正發(fā)揮信息共享和資源優(yōu)化的優(yōu)勢?！]有形成標(biāo)準(zhǔn)化的車載網(wǎng)絡(luò)信息平臺、地面網(wǎng)絡(luò)信息平臺及車地互聯(lián)的信息通道。·網(wǎng)絡(luò)控制的模塊化平臺尚未統(tǒng)一，未形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的控制模塊。電力機(jī)車新技術(shù)介紹車體輕量化、車廂密封及氣動力學(xué)技術(shù)

隨著高速化的發(fā)展，為降低軌道交通裝備對路軌的沖擊，越來越多的部件采用輕量化材料，由此車體輕量化設(shè)計技術(shù)已成為關(guān)鍵核心技術(shù)之一，高強(qiáng)度的鋁合金及復(fù)合材料得到了廣泛的應(yīng)用；為降低噪聲、空調(diào)能耗以及交匯壓力波的影響，車廂的密封技術(shù)也逐漸成為關(guān)鍵核心技術(shù)；高速列車由于空氣摩擦阻力急劇增加，對頭型、斷面的氣動外形要求極為嚴(yán)格，列車氣動力學(xué)設(shè)計技術(shù)的重要性正日益增加。電力機(jī)車新技術(shù)介紹其他新技術(shù)為增強(qiáng)其未來的市場地位和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力，各國都在積極開發(fā)交流傳動電力機(jī)車的新技術(shù)。例如：在牽引方式方面，采用變頻裝置，驅(qū)動永磁同步電機(jī)的技術(shù)正在受到關(guān)注。該技術(shù)與自換向同步牽引技術(shù)有本質(zhì)的不同。在法國和德國都有試驗機(jī)組在裝車試驗。永磁多極同步牽引電機(jī)可實現(xiàn)很高的轉(zhuǎn)矩密度，因此為實現(xiàn)無傳動齒輪的直接驅(qū)動創(chuàng)造了條件。采用直接驅(qū)動的永磁同步牽引電機(jī)已安裝在