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淺析電力機車在車檢測的現狀和改進建議
論文關鍵詞：機車 在車測試 測試原理 測試設備 改進
論文摘要：對電力機車不解體檢測的部件、測試原理、測試方法和測試設備進行了綜述，分析目前在車檢測中存在的問題，并提出了相應的改進建議。
電力機車是鐵路動力中效率高、污染小的主要牽引動力。經過多年發展，機車的部件測試由原來的定期檢修下車才能測試發展到一些部件日常不用下車在車就能測試。在車測試幾乎包含了電力機車所有重要部件，這些部件通過專用設備儀器，實現了測試并能預報部件的狀態。在車測試不僅能提早發現機車故障，保證行車安全，而且可以針對性的對部件進行檢修，在降低檢修作業勞動強度，節省檢修方面有很重要的作用。在機構設置上一些局段設置了專門的檢測機構。本文主要對電力機車在車檢測項目現狀進行綜述并提出幾點建議。
1電器部件檢測
1．1受電弓性能檢測
受電弓是受流部件，其性能對受電弓與接觸網狀態的影響有兩方面，其一是受流質量，其二是網和弓的磨損。其檢測的參數包括上升下降壓力、同一高度壓力差和升降弓時間。
檢測場地為整備線或檢修庫內。
檢測手段現有兩種：一種方法是用便攜式儀器人工檢測；另一種方法為自動檢測。便攜式儀器一般由兩部分組成，平臺部分和主機部分。平臺部分用于測試，檢測時置于受電弓弓頭下方，帶有掛鉤的鋼絲繩掛在受電弓上框架橫桿上。受電弓開關合上后，鋼絲繩隨受電弓動作設置在平臺內的壓力傳感器和計數器開始檢測。主機部分用于對實時數據進行計算、存儲、顯示和打印。平臺和主機之間用電纜相連接。因生產廠家不同，便攜式受電弓檢測儀有自備電源和采用機車電源兩種。自動檢測裝置置于入庫軌道上的檢測棚內，檢測機構安裝在檢測棚內支架上。機車通過時．系統利用對攝人圖像進行處理、拼接、遠程傳輸、控制和多屏幕視頻回放等實現對車頂及受電弓狀態進行不停車綜合檢測。目前大多數機務段采用便攜式儀器檢測，其特點為靈活，但效率受各種因素影響較大，如整備時間、各工種交叉作業人數、機車是否斷電等。自動檢測投入高，效率也高。
受電弓的檢測周期各局各段根據自己情況制定。有臺臺檢測，也有90天一個周期的。檢測主要性能指標也反映了受電弓的狀態，如關節缺油、調節閥發生變化等。
1．2主斷路器性能檢測
對于主斷路器性能檢測空氣斷路器和真空斷路器有所區別：對空氣斷路器主要測試合閘時間、分閘時間和分閘延時時間等；對真空斷路器主要測試合閘、分閘時間。
檢測場地為整備線或檢修庫內。
檢測時依靠主斷路器觸頭開閉動作信號給計時機構發出觸發信號進行計時。目前有采用嵌入式微機系統作為中央控制單元，采用觸摸屏和全漢化人機操作界面進行操作的儀器；也有采用單片機的儀器，用按鈕進行操作。根據要求現在生產的設備均有聯網功能。同樣便攜式設備分自帶電源和采用機車電源兩種。
從近幾年的檢測情況看，空氣主斷路器運行中存在分閘延遲時間變長等情況，通過更換延時閥可以解決；真空斷路器測試時發現的問題，主要是國產真空泡問題引起的。
1．3電力機車變壓器油氣相色譜分析檢測
氣相色譜分析是判斷變壓器潛伏故障的有效手段之一。正常情況下，充油電器設備內的絕緣油及有機絕緣，在熱和電的作用下會逐漸老化和分解，產生少量的各種低分子烴類及CO，CO等氣體，這些氣體大部分溶解在油中。當存在潛伏性過熱和放電故障時，就會加快這些氣體的產氣速度，隨著故障的發展，分解出的氣體形成的氣泡在油中經分流、擴散，不問斷溶解在油中。當油中溶解的氣體含量超過注意值時，就能盡早發現設備內部存在的潛伏性故障。CH，C：H是變壓器氣的主要特征氣體這些特征氣體用氣相色譜儀檢測。色譜儀由氣流系統、分離系統、溫度控制系統、檢測系統、數據處理系統構成。檢測時間一般一年一次，也有根據實際情況臨時檢測。檢測時人工取一定量的變壓器油，在室內完成色譜分析。某就成功預報了國產電力機車一臺主變壓器潛伏性故障
該段在做第一次檢測時發現主變壓器油中溶解氣體含量異常，其中氫含量超過注意值150的11倍、乙炔含量超過注意值5的107倍，總烴含量超過注意值150的13倍。運行2天后再次測試氫、乙炔含量繼續增加且相對產氣速率均超過10％。經濾油后l4天第三次測試，數據與第一次相同。吊芯檢查發現平波電抗器繞組銅排接頭斷了3根。
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1．4電氣線路檢測
電氣線路檢測指對機車主回路、輔助回路和控制回路中的導線電阻、接線端子及電器觸點電阻進行檢測。目前使用的儀器是采用四端子法測量電阻的接觸電阻檢測儀(通稱TZ)。檢測方法一種情況是測試整個支路，在阻值比較大時進一步測試支路阻值；另一種是把大支路以元件為單位分解為若干個的小支路，并且根據支路的重要性確定測試周期，分為1個月、2個月、3個月。
1．5電路絕緣檢測
電力機車電路對地絕緣符合要求是機車正常工作的重要條件之一。在各級修程中對此有不同的要求。近年來為減少電路接地，增加了周期性檢測。周期性檢測的周期依據機務段實際情況制定。對地絕緣采用了絕緣檢測儀。絕緣檢測儀是采用直流高壓對電路絕緣狀態進行無損檢測，在測試時根據電路情況加上不同的直流電壓，當電壓穩定到某個特定電壓時，測試對地漏電流。在實際過程中發現了不少問題。
1．6輔助機組軸承檢測
輔助機組的軸承檢測主要是檢測軸承是否存在疲勞剝離、磨損、拉傷、燒傷、銹蝕等故障。通常采用軸承檢測儀，對峭度系數(KV)及振動加速度有效值(RMS)進行測試，先簡易診斷，后精密診斷，判斷故障部位。當機車入庫后，檢測人員把軸承檢測儀的傳感器置于輔助機組上，對輔助機組電機軸承振動進行檢測，依據檢測結果采用跟蹤或實施解體。
2走行部檢測
機車走行部是機車運行安全的重要部件，為滿足鐵路提速的需求，近年來一些公司和研究單位開發了針對機車走行部旋轉部件，如輪對、軸承、齒輪、抱軸承等的自動檢測技術。
2．1機車踏面擦傷在線檢測系統
該系統主要用來檢測機車車輪局部擦傷或踏面損傷程度。在機車運行過程中完成動態測量，并預報超差車輪的擦傷大小及位置。系統主要由車輪傳感器和振動傳感器、控制、信號采集電路和信號預處理箱組成。系統自動判別機車的車輪故障，分等級進行預報。檢測時機車車速為7—30km／h，檢測誤差深度不超過O．5mm。運行情況表明，機車踏面擦傷在線檢測系統檢測精度較高，報警準確，擦傷的報警率達到98％以上，消除了人為因素的誤差，大大減少了工人的勞動量，也為機車車輪檢測的科學化開創了一個良好的開端。
2．2輪對動態檢測裝置
這是一種非接觸式輪對動態自動檢測裝置。該裝置采用了電磁超聲探傷和光截圖像測量兩項關鍵技術。當車輪通過探傷單元時，電磁超聲探頭激發超聲表面波實現踏面動態探傷。車輪通過外形檢測單元時，軌道外側激光線光源在踏面上形成車輪外形光截曲線，通過實時采集、處理光截圖像獲得外形尺寸。輪對的主要參數，如輪緣高度、輪緣厚度、輪緣磨耗、踏面磨耗、車輪直徑及輪對內距精度可達0．3mm，最大誤差為0．5mm。探傷深度為車輪表面至近表面1mm深度范圍內的連續殼層。探傷精度為車輪表面長2mm，寬0．5mnl，深1mm的當量裂紋。探傷靈敏度余量大于60dB。該裝置能自動繪制車輪外形檢測曲線，并具有結果查詢、、超限報警等功能。該系統采用在線動態檢測方式，不與機車車輛接觸，不占用機車運轉時間，高速高效，安全可靠。目前已在某些局投入使用，且運用情況良好，具有顯著的和效益，滿足了當前鐵路跨越式發展對機車進行快速、可靠的安全檢測的需求。
2．3機車走行部車載監測裝置
該裝置可實現對機車走行部軸箱軸承、電機軸承、抱軸軸承、輪對踏面和傳動齒輪等部件的溫度和振動在線檢測，并對上述部件的故障實行早期預警和實時報警。其核心技術是共振解調的設備故障診斷技術。系統主要由主機、副機和復合傳感器組成，根據不同的機車型號區別安裝。地面數據處理系統包括軟件包、終端計算機和數據轉儲接口。軟件以Windows為操作平臺。當車速低于設定值20km／h或者沒有車速信號時，只檢測溫度，循環檢測周期不大于2s；當車速高于20km／h時進行沖擊故障和溫度檢測，溫度測量范圍為一55—125℃，故障沖擊診斷檢測范圍位為100—10000SV。報警分軸承溫度報警和軸承、輪對踏面和傳動齒輪的沖擊報警。后者分三級：0，I，Ⅱ，運用人員可根據報警級別采取適當措施。機務段定期對數據轉儲，用地面數據處理系統分析數據，反饋給技術部門，根據報警級別進行進一步的處理，譬如軸承甚至用頂輪檢測進一步判斷部件的狀態。該系統自使用以來到2004年底，已發現故障200多起。
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2．4走行部軸承頂輪檢測
頂輪檢測是開展比較早的走行部旋轉部件檢測裝置之一。在機車走行部不解體情況下實現軸箱和牽引電機軸承、齒輪、抱軸軸承等旋轉部件的振動情況檢測。該裝置硬件部分由液壓移動小車和數據采集分析系統組成。軟件采用VB編寫，以Windows98或XP為運行平臺。診斷方法因部件不一，對牽引電機軸承和軸箱軸承，采用簡易診斷和精密診斷相結合，先簡易診斷均方根值和峭度系數，任一個參數超限，需進行精密診斷。抱軸承的診斷增加了新的診斷參數頻譜重心。牽引齒輪的故障診斷采用頻譜分析與解調譜相結合的方法。
在檢測時，機車被牽引至頂輪區由移動液壓自動頂輪裝置頂起輪對，放置傳感器。加電旋轉，到規定的速度。數據采集分析系統的便攜式電腦對來自多通道數據采集器的數據，通過專用軟件進行采集、分析、顯示檢測結果等。鐵路軸承專家經過分析提供了各類軸承的參考值，實時測量值與參考值比較。結果分為跟蹤和解體。鐵道部規定在中修期間進行不少于一次頂輪檢測，也有根據需要臨時檢測。頂輪檢測十分有效。某段的一臺SS4型機車2次小修時頂輪，測得B節3軸右側軸箱均方根值為4．74，峭度系數為9．72，因峭度系數超限，判為不合格，解體后發現軸承內圈電蝕嚴重。
3在車檢測存在的問題及改進建議
傳感器技術、技術和通訊技術的發展，使電力機車在車檢測有了長足進展，從車頂電器到走行部部件實現了比較全面的檢測，在安全中發揮了作用，但是仍然存在一些問題需要完善。
3．1加強檢測數據交流、研究與分析
自開展機車檢測以來，各機務段發現了許多影響機車質量的活件。大多數情況下認為檢測的作用已經發揮，對一些沒問題的數據做記錄后束之高閣，數據的僅僅停留在任務量上，對數據的分析研究比較缺乏。實際上數據分析的重要作用就是預測判斷部件的發展趨勢。影響預測的因素一是模型的選用，二是專業知識的缺乏，三是沒有系統研究問題的技能，四是交流不夠。交流不夠一是橫向交流不夠，二是縱向交流不夠。改變這種局面的辦法就是加強檢測數據交流、研究與分析，形成可機車檢修的文件。
3．2檢測的標準化
檢測的標準化應從檢測設備、檢測場地和檢測數據處理標準化開始。目前檢測設備生產單位很多，生產的設備功能不同，操作規程不同，現場使用非常不便。如某機務段應用主斷路器檢測的便攜式儀器就有4種。檢測場地沒有標準，影響數據的準確性，如受電弓測試沒有標準接觸網等。
3．3制造環節應為檢測預留位置
檢測越來越受到重視，但影響檢測效率的因素之一就是沒有檢測設備儀器的插孔或者接口，在檢測時接線成為一項麻煩工作。因此建議在設計機車時預留測試接口或插孔，新造機車考慮檢測傳感器所放位置等。
3．4加強新項目的開發力度
電力機車的在車檢測項目雖然迅速發展但是還有一些項目未能開展，如測量變壓器、輔助電機的內部和非工作狀態下不易檢測的部件，如導電桿支持瓷瓶及氧化鋅避雷器等。另外可以借助其他行業成熟的技術如紅外線成像系統用于機車檢測。
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