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浅析电力机车在车检测的现状和改进建议
论文关键词：机车 在车测试 测试原理 测试设备 改进
论文摘要：对电力机车不解体检测的部件、测试原理、测试方法和测试设备进行了综述，分析目前在车检测中存在的问题，并提出了相应的改进建议。
电力机车是铁路动力中效率高、污染小的主要牵引动力。经过多年发展，机车的部件测试由原来的定期检修下车才能测试发展到一些部件日常不用下车在车就能测试。在车测试几乎包含了电力机车所有重要部件，这些部件通过专用设备仪器，实现了测试并能预报部件的状态。在车测试不仅能提早发现机车故障，保证行车安全，而且可以针对性的对部件进行检修，在降低检修作业劳动强度，节省检修方面有很重要的作用。在机构设置上一些局段设置了专门的检测机构。本文主要对电力机车在车检测项目现状进行综述并提出几点建议。
1电器部件检测
1．1受电弓性能检测
受电弓是受流部件，其性能对受电弓与接触网状态的影响有两方面，其一是受流质量，其二是网和弓的磨损。其检测的参数包括上升下降压力、同一高度压力差和升降弓时间。
检测场地为整备线或检修库内。
检测手段现有两种：一种方法是用便携式仪器人工检测；另一种方法为自动检测。便携式仪器一般由两部分组成，平台部分和主机部分。平台部分用于测试，检测时置于受电弓弓头下方，带有挂钩的钢丝绳挂在受电弓上框架横杆上。受电弓开关合上后，钢丝绳随受电弓动作设置在平台内的压力传感器和计数器开始检测。主机部分用于对实时数据进行计算、存储、显示和打印。平台和主机之间用电缆相连接。因生产厂家不同，便携式受电弓检测仪有自备电源和采用机车电源两种。自动检测装置置于入库轨道上的检测棚内，检测机构安装在检测棚内支架上。机车通过时．系统利用对摄人图像进行处理、拼接、远程传输、控制和多屏幕视频回放等实现对车顶及受电弓状态进行不停车综合检测。目前大多数机务段采用便携式仪器检测，其特点为灵活，但效率受各种因素影响较大，如整备时间、各工种交叉作业人数、机车是否断电等。自动检测投入高，效率也高。
受电弓的检测周期各局各段根据自己情况制定。有台台检测，也有90天一个周期的。检测主要性能指标也反映了受电弓的状态，如关节缺油、调节阀发生变化等。
1．2主断路器性能检测
对于主断路器性能检测空气断路器和真空断路器有所区别：对空气断路器主要测试合闸时间、分闸时间和分闸延时时间等；对真空断路器主要测试合闸、分闸时间。
检测场地为整备线或检修库内。
检测时依靠主断路器触头开闭动作信号给计时机构发出触发信号进行计时。目前有采用嵌入式微机系统作为中央控制单元，采用触摸屏和全汉化人机操作界面进行操作的仪器；也有采用单片机的仪器，用按钮进行操作。根据要求现在生产的设备均有联网功能。同样便携式设备分自带电源和采用机车电源两种。
从近几年的检测情况看，空气主断路器运行中存在分闸延迟时间变长等情况，通过更换延时阀可以解决；真空断路器测试时发现的问题，主要是国产真空泡问题引起的。
1．3电力机车变压器油气相色谱分析检测
气相色谱分析是判断变压器潜伏故障的有效手段之一。正常情况下，充油电器设备内的绝缘油及有机绝缘，在热和电的作用下会逐渐老化和分解，产生少量的各种低分子烃类及CO，CO等气体，这些气体大部分溶解在油中。当存在潜伏性过热和放电故障时，就会加快这些气体的产气速度，随着故障的发展，分解出的气体形成的气泡在油中经分流、扩散，不问断溶解在油中。当油中溶解的气体含量超过注意值时，就能尽早发现设备内部存在的潜伏性故障。CH，C：H是变压器气的主要特征气体这些特征气体用气相色谱仪检测。色谱仪由气流系统、分离系统、温度控制系统、检测系统、数据处理系统构成。检测时间一般一年一次，也有根据实际情况临时检测。检测时人工取一定量的变压器油，在室内完成色谱分析。某就成功预报了国产电力机车一台主变压器潜伏性故障
该段在做第一次检测时发现主变压器油中溶解气体含量异常，其中氢含量超过注意值150的11倍、乙炔含量超过注意值5的107倍，总烃含量超过注意值150的13倍。运行2天后再次测试氢、乙炔含量继续增加且相对产气速率均超过10％。经滤油后l4天第三次测试，数据与第一次相同。吊芯检查发现平波电抗器绕组铜排接头断了3根。
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1．4电气线路检测
电气线路检测指对机车主回路、辅助回路和控制回路中的导线电阻、接线端子及电器触点电阻进行检测。目前使用的仪器是采用四端子法测量电阻的接触电阻检测仪(通称TZ)。检测方法一种情况是测试整个支路，在阻值比较大时进一步测试支路阻值；另一种是把大支路以元件为单位分解为若干个的小支路，并且根据支路的重要性确定测试周期，分为1个月、2个月、3个月。
1．5电路绝缘检测
电力机车电路对地绝缘符合要求是机车正常工作的重要条件之一。在各级修程中对此有不同的要求。近年来为减少电路接地，增加了周期性检测。周期性检测的周期依据机务段实际情况制定。对地绝缘采用了绝缘检测仪。绝缘检测仪是采用直流高压对电路绝缘状态进行无损检测，在测试时根据电路情况加上不同的直流电压，当电压稳定到某个特定电压时，测试对地漏电流。在实际过程中发现了不少问题。
1．6辅助机组轴承检测
辅助机组的轴承检测主要是检测轴承是否存在疲劳剥离、磨损、拉伤、烧伤、锈蚀等故障。通常采用轴承检测仪，对峭度系数(KV)及振动加速度有效值(RMS)进行测试，先简易诊断，后精密诊断，判断故障部位。当机车入库后，检测人员把轴承检测仪的传感器置于辅助机组上，对辅助机组电机轴承振动进行检测，依据检测结果采用跟踪或实施解体。
2走行部检测
机车走行部是机车运行安全的重要部件，为满足铁路提速的需求，近年来一些公司和研究单位开发了针对机车走行部旋转部件，如轮对、轴承、齿轮、抱轴承等的自动检测技术。
2．1机车踏面擦伤在线检测系统
该系统主要用来检测机车车轮局部擦伤或踏面损伤程度。在机车运行过程中完成动态测量，并预报超差车轮的擦伤大小及位置。系统主要由车轮传感器和振动传感器、控制、信号采集电路和信号预处理箱组成。系统自动判别机车的车轮故障，分等级进行预报。检测时机车车速为7—30km／h，检测误差深度不超过O．5mm。运行情况表明，机车踏面擦伤在线检测系统检测精度较高，报警准确，擦伤的报警率达到98％以上，消除了人为因素的误差，大大减少了工人的劳动量，也为机车车轮检测的科学化开创了一个良好的开端。
2．2轮对动态检测装置
这是一种非接触式轮对动态自动检测装置。该装置采用了电磁超声探伤和光截图像测量两项关键技术。当车轮通过探伤单元时，电磁超声探头激发超声表面波实现踏面动态探伤。车轮通过外形检测单元时，轨道外侧激光线光源在踏面上形成车轮外形光截曲线，通过实时采集、处理光截图像获得外形尺寸。轮对的主要参数，如轮缘高度、轮缘厚度、轮缘磨耗、踏面磨耗、车轮直径及轮对内距精度可达0．3mm，最大误差为0．5mm。探伤深度为车轮表面至近表面1mm深度范围内的连续壳层。探伤精度为车轮表面长2mm，宽0．5mnl，深1mm的当量裂纹。探伤灵敏度余量大于60dB。该装置能自动绘制车轮外形检测曲线，并具有结果查询、、超限报警等功能。该系统采用在线动态检测方式，不与机车车辆接触，不占用机车运转时间，高速高效，安全可靠。目前已在某些局投入使用，且运用情况良好，具有显著的和效益，满足了当前铁路跨越式发展对机车进行快速、可靠的安全检测的需求。
2．3机车走行部车载监测装置
该装置可实现对机车走行部轴箱轴承、电机轴承、抱轴轴承、轮对踏面和传动齿轮等部件的温度和振动在线检测，并对上述部件的故障实行早期预警和实时报警。其核心技术是共振解调的设备故障诊断技术。系统主要由主机、副机和复合传感器组成，根据不同的机车型号区别安装。地面数据处理系统包括软件包、终端计算机和数据转储接口。软件以Windows为操作平台。当车速低于设定值20km／h或者没有车速信号时，只检测温度，循环检测周期不大于2s；当车速高于20km／h时进行冲击故障和温度检测，温度测量范围为一55—125℃，故障冲击诊断检测范围位为100—10000SV。报警分轴承温度报警和轴承、轮对踏面和传动齿轮的冲击报警。后者分三级：0，I，Ⅱ，运用人员可根据报警级别采取适当措施。机务段定期对数据转储，用地面数据处理系统分析数据，反馈给技术部门，根据报警级别进行进一步的处理，譬如轴承甚至用顶轮检测进一步判断部件的状态。该系统自使用以来到2004年底，已发现故障200多起。
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2．4走行部轴承顶轮检测
顶轮检测是开展比较早的走行部旋转部件检测装置之一。在机车走行部不解体情况下实现轴箱和牵引电机轴承、齿轮、抱轴轴承等旋转部件的振动情况检测。该装置硬件部分由液压移动小车和数据采集分析系统组成。软件采用VB编写，以Windows98或XP为运行平台。诊断方法因部件不一，对牵引电机轴承和轴箱轴承，采用简易诊断和精密诊断相结合，先简易诊断均方根值和峭度系数，任一个参数超限，需进行精密诊断。抱轴承的诊断增加了新的诊断参数频谱重心。牵引齿轮的故障诊断采用频谱分析与解调谱相结合的方法。
在检测时，机车被牵引至顶轮区由移动液压自动顶轮装置顶起轮对，放置传感器。加电旋转，到规定的速度。数据采集分析系统的便携式电脑对来自多通道数据采集器的数据，通过专用软件进行采集、分析、显示检测结果等。铁路轴承专家经过分析提供了各类轴承的参考值，实时测量值与参考值比较。结果分为跟踪和解体。铁道部规定在中修期间进行不少于一次顶轮检测，也有根据需要临时检测。顶轮检测十分有效。某段的一台SS4型机车2次小修时顶轮，测得B节3轴右侧轴箱均方根值为4．74，峭度系数为9．72，因峭度系数超限，判为不合格，解体后发现轴承内圈电蚀严重。
3在车检测存在的问题及改进建议
传感器技术、技术和通讯技术的发展，使电力机车在车检测有了长足进展，从车顶电器到走行部部件实现了比较全面的检测，在安全中发挥了作用，但是仍然存在一些问题需要完善。
3．1加强检测数据交流、研究与分析
自开展机车检测以来，各机务段发现了许多影响机车质量的活件。大多数情况下认为检测的作用已经发挥，对一些没问题的数据做记录后束之高阁，数据的仅仅停留在任务量上，对数据的分析研究比较缺乏。实际上数据分析的重要作用就是预测判断部件的发展趋势。影响预测的因素一是模型的选用，二是专业知识的缺乏，三是没有系统研究问题的技能，四是交流不够。交流不够一是横向交流不够，二是纵向交流不够。改变这种局面的办法就是加强检测数据交流、研究与分析，形成可机车检修的文件。
3．2检测的标准化
检测的标准化应从检测设备、检测场地和检测数据处理标准化开始。目前检测设备生产单位很多，生产的设备功能不同，操作规程不同，现场使用非常不便。如某机务段应用主断路器检测的便携式仪器就有4种。检测场地没有标准，影响数据的准确性，如受电弓测试没有标准接触网等。
3．3制造环节应为检测预留位置
检测越来越受到重视，但影响检测效率的因素之一就是没有检测设备仪器的插孔或者接口，在检测时接线成为一项麻烦工作。因此建议在设计机车时预留测试接口或插孔，新造机车考虑检测传感器所放位置等。
3．4加强新项目的开发力度
电力机车的在车检测项目虽然迅速发展但是还有一些项目未能开展，如测量变压器、辅助电机的内部和非工作状态下不易检测的部件，如导电杆支持瓷瓶及氧化锌避雷器等。另外可以借助其他行业成熟的技术如红外线成像系统用于机车检测。
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