[发明专利]铁路列车轴承故障的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测方法，特别是一种铁路列车轴承故障的检测方法。

背景技术

铁路是我国国民经济的重要部门，列车已成为特别适合我国国情的主要交通工具。正因为铁路在国民经济中的地位如此重要，所以铁路交通的安全成了铁路系统和全体国民关心的头等大事。在不断大幅度提速的今天，这个问题尤其显得重要。

而在铁路交通中，一种严重的事故是切轴(即断轴)，直接影响到旅客和货物的安全。一旦在运输中发生切轴事故，有可能发生列车出轨，将产生巨大的经济损失、人员伤亡和极其恶劣的社会影响。据统计，90％以上的切轴事故是由于轴承的故障所引发的，由于这时轴承会发出极高的热量，通常被专业人士称为“燃轴”。

因此，研发轴承故障、诊断科学有效的方法并积极投入实际应用，会产生巨大的经济效益和社会效益。本发明就是为解决列车轴承的早期诊断难题提供更全面、更有效、更实用的方法。

目前，铁路列车滚动轴承故障诊断的方法主要有五种：

1、人工诊断(包括整体外观检查和异响诊断)。即有丰富现场经验的职工通过外观检查发现异状(例如甩油)或根据轴承转动过程中发出的声响判断轴承元件的工作是否正常。

2、轴承元件的外观检查。即按照段修(各车辆段每隔一年半对每节车厢检修一次)的修程将轴承分解以后对所有元件的尺寸及表面受损的程度进行检查和判断，除了目检以外，还采用磁粉探伤等高科技方法。这种方法的优点是直观，但由于轴承分解后会破坏原有的磨合状态，所以国外专家普遍认为不宜提倡。

3、电子听诊器诊断法。是第一种方法的改进，现在较多的用于货车轴承的快速不解体检测中。为了提高人耳听觉的灵敏度，克服环境噪声对诊断的干扰，在轴承转动的过程中，将一个音频传感器吸附在轴承端盖上，然后通过放大装置和耳机传入人耳，这种诊断方法虽然能在一定程度上扩展人耳的灵敏度，但对诊断结果不会产生实质的改变，诊断结果受人为因素影响这一弊病仍然存在。

4、轴温检测法。人们发现，90％以上的切轴事故是由车轴迅速升温引起的，因此我国从上世纪80年代开始，所有的客车车厢内都安装了轴温报警器，当轴承的温升超过40℃时发出报警信号。这种方法一直应用至今。

5、频谱分析法。随着现代科学技术的发展，人们从上一世纪80年代开始将频谱分析的方法引入轴承故障诊断领域，并且取得了一定的成功。

上述第1种和第3种方法，诊断的结果是检查者的主观评价，其正确性与检查者的经验、态度、责任心甚至身体条件有关，随机性较强，存在较大的风险。

第2种方法虽然直观，但由于必须将轴承分解，所以会破坏轴承既有的磨合条件。重新组装的轴承，即使原来状态是良好的，也必须进行新的磨合。而在磨合期中，轴承产生故障的概率很高。正如日本东海旅客铁道株式会社专利《用于铁路主电机的轴承检测装置》(申请日：1998.3.16；国际公布日：1999.9.23)的说明书中所公开的种种弊病。

第4种方法用于运营中列车的动态监测。但是，对于轴承故障而言，温升的幅度既不是必要条件，也不是充分条件。例如，2011年8月份召回京沪高铁54列CRH380BL动车组列车，整改合格后再交回使用，其中连续发生热轴报警误报即是主要原因之一。称其“误报”并不准确，因为这些轴承的温升的确超标，但温升超标的轴承并不一定存在轴承故障。与其说轴温报警器“有误”，不如说方法本身有误。但从另一方面而言，如果温升确实是由轴承故障所引起，那么报警器发出警报以后将在极短的时间内发生切轴事故。相关资料表明，“图3-1(该图略去——引者注，下同)所示为某次旅客列车燃轴事故的轴温变化过程。产生燃轴时轴箱温度由89℃(是实际温度，非温升)升至197℃只有3分钟。”(参见高等学校教材《车辆电气装置》第33页，西安交通大学章因编，中国铁道出版社出版，1999年)必须注意，上述教材是1999年出版的，那时列车的时速基本上不超过100公里。而物理学的基本理论告诉大家，摩擦产生的热量与速度的平方成正比。当列车的时速提高到300公里时，上述的三分钟——这就是留给人们临时采取紧急措施的全部时间——即将减少到有限的20秒！因此，无论从哪个方面看，轴温报警器都是既不科学、也不实用的权宜之计。