走行部车载故障诊断系统在贵阳2号线的应用
走行部车载故障诊断系统在南宁轨道交通5_号线中的应用
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2023年第14期·179·文章编号：2095-6835（2023）14-0179-03走行部车载故障诊断系统在南宁轨道交通5号线中的应用赵磊通（南宁轨道交通集团有限责任公司，广西南宁530022）摘要：介绍了走行部车载故障诊断系统监测原理，并以南宁轨道交通5号线车轮踏面故障与轨道监测情况为例进行了详细描述，该系统为南宁轨道交通5号线车辆运营维保和检修提供了技术手段，保障了列车的运营安全。
关键词：走行部；车轮踏面；轨道；技术手段中图分类号：U279文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2023.14.055随着中国经济快速增长和城市扩展，地铁已成为城市重要公共交通工具。
由于地铁运行区间短，车辆启动、加速、减速和制动频繁的特点，使得地铁车辆机械运转时的动态载荷变化范围与频度变大，长期运行会导致车辆发生故障，车辆故障直接对乘客的生命、财产安全造成威胁，基于此，南宁轨道交通5号线列车加装了走行部车载故障诊断系统，实现了走行部关键部件在线监测和故障诊断，保障了列车的运营安全。
1走行部车载故障诊断系统1.1系统监测原理走行部车载故障诊断系统基于“广义共振与共振解调机械设备故障诊断技术”[1-2]，监测原理如图1所示，通过在走行部关键部件（轴箱、齿轮箱、电机）位置安装传感器，传感器对冲击、振动、温度等物理量感知采集，通过共振解调等技术，检测提取振动冲击故障信号，并进行周期变换处理，最终通过频谱分析，实现对轴承的精确诊断；同时结合历史趋势数据对轴承进行健康评估及寿命预测，最终针对健康状态输出轴承维修建议。
图1系统监测原理图1.2系统组成系统由以下4个部分组成：复合传感器、前置处理器、综合诊断仪、地面子系统。
系统组合图如图2所示。
图2车载系统组合图及传感器位置图复合传感器功能：检测、采集轴承温度、轮轨间振动和冲击等物理量，并进行数据处理及传输。
“地铁车辆走行部故障诊断与安全监测系统”项目通过验收
“地铁车辆走行部故障诊断与安全监测系统”项目通过验收黄贵发
【期刊名称】《都市快轨交通》
【年(卷),期】2011(24)2
【摘要】2011年4月2日，“地铁车辆走行部故障诊断与安全监测系统”项目
通过验收．会议由北京市轨道交通建设指挥部专家委员会主持召开，邀请了中国工程院刘友梅院士、施仲衡院士等13名国内轨道交通领域的知名专家组成专家组，听取了项目组的汇报，考察了现场，审查了相关技术资料。
与会专家一致认为：该项目检测数据翔实可靠，资料齐全，实际运用成功，诊断结果准确，符合验收要求，同意通过验收。
【总页数】1页(P8-8)
【关键词】安全监测系统;故障诊断;地铁车辆;走行部;轨道交通建设;专家委员会;中
国工程院;交通领域
【作者】黄贵发
【作者单位】北京唐智科技发展有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U231
【相关文献】
1.民航二所承担研制“大连机场控制区人员和车辆安全管理系统”项目通过行业验收 [J],
2.地铁车辆走行部故障诊断系统的应用与探讨 [J], 程心平
3.地铁车辆走行部故障诊断系统的设计与展望 [J], 王健
4.浅谈走行部故障诊断系统在深圳地铁2号线电机监测的应用 [J], 谢述武
5.浅谈走行部故障诊断系统在深圳地铁2号线电机监测的应用 [J], 谢述武
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地铁车辆走行部故障诊断系统的应用与探讨
地铁车辆走行部故障诊断系统的应用与探讨作者：甘长瑞来源：《中国科技博览》2017年第10期[摘要]在城市轨道交通日益发达的今天，地铁车辆行车安全要摆在首要位置，车辆行走部转向架更是重中之重。
通过对走行部关键部件（轴箱轴承、齿轮箱轴承、牵引电机轴承）的状态监测和数据处理，可以实时诊断、科学评估车辆走行部运行状态，能够对故障进行精确识别和提前预警，保障行车安全。
[关键词]跌停车辆；行走故障；诊断系统；应用；分析中图分类号：U279.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0320-011 导言城轨车辆走行部的机械故障关系到列车运行安全，常规手段的日常检查无法准确掌握走行部的状态，维修效率更难以提高。
城轨车辆走行部车载故障诊断系统，采用了自主创新的广义共振与共振解调的机械设备故障诊断技术，能自动诊断车辆走行部轴承、传动齿轮、车轮踏面等关键部件的早期故障，并在线实时发出预警信息，准确指导车辆的运用和走行部的状态检修。
该系统在北京地铁获得了成功应用，对于提高走行部检修效率和实现轨道交通运营主动安全保障具有重要意义。
2 走行部故障分析城轨车辆走行部的机械故障主要发生在轴承（含轴箱、齿轮箱和牵引电机轴承）、传动齿轮、车轮踏面等处，在缺乏有效的在线自动诊断技术之前，即使依靠人工耳听目视进行大量的普查，投入大量的人力物力进行高密度的“死看死守”式的计划性维修和预防性维修，也难以避免故障的发生，而且一旦发生故障就会危及行车安全。
另外，由于车辆设计或材质缺陷等原因导致的走行部故障不时出现于运营车辆上，而此时不在预定修程中，短期内又不能全部在修程外安排大量的停修时间予以更换，都会使运营管理部门陷入既要保证正常运营又无法确保走行部安全的窘境。
3 JK10450型地铁车辆走行部车载故障诊断系统目前，国内已经研制出多种走行部故障监测设备，帮助车辆检修人员解决了一些实际问题。
JK10450型地铁车辆走行部车载故障诊断系统（以下称JK10450系统）就是其中比较成熟的走行部动态监测设备之一，该系统已在北京地铁多条线路应用。
用于城市轨道交通车辆走行部故障的车载在线实时诊断与监测系统
用于城市轨道交通车辆走行部故障的车载在线实时诊断与监测
系统
黄贵发;王定晓;唐德尧
【期刊名称】《城市轨道交通研究》
【年(卷),期】2015(018)009
【摘要】介绍了用于城市轨道交通车辆走行部故障的车载在线实时诊断与监测系统的组成和原理.该系统基于广义共振和共振解调的故障诊断技术,实现了微弱机械故障冲击信息提取、广义共振变换,以及轴承、齿轮、踏面故障的精密诊断.针对城市轨道交通车辆走行部轴承保持架和构架裂纹故障的多发特点,分别提出了外孤谱与保持架经典谱联合立即决策及广义共振开闭冲击相对积函数识别2种监测方法.【总页数】6页(P31-36)
【作者】黄贵发;王定晓;唐德尧
【作者单位】北京唐智科技发展有限公司,100097,北京;北京唐智科技发展有限公司,100097,北京;北京唐智科技发展有限公司,100097,北京
【正文语种】中文
【中图分类】U279.3+23
【相关文献】
1.浅谈市域快轨车辆走行部车载故障诊断系统 [J], 马伊阳
2.城轨电客车走行部在线监测系统研究与开发 [J], 黄单栋;朱红求
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4.车辆走行部车载故障诊断系统应用与实践 [J], 王鹏宇;王峻
5.基于长大坡道的城市轨道交通车辆走行部轴承故障诊断研究 [J], 李富盈
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车载故障诊断系统(OBD)研发建设方案(二)
车载故障诊断系统（OBD）研发建设方案一、实施背景随着中国汽车产业的快速发展，汽车电子诊断技术得到了广泛的应用。
车载故障诊断系统（OBD，On-Board Diagnostics）作为汽车电子诊断技术的重要组成部分，可以对汽车运行状态进行实时监测和故障诊断，为驾驶者提供及时、准确的车况信息，有助于保障行车安全。
近年来，中国政府对新能源汽车产业给予了高度关注，新能源汽车的推广和应用也成为了国家战略。
在此背景下，OBD 系统的研发和建设更显重要。
通过OBD系统，可以实时监控新能源汽车的能源消耗、排放状况等关键参数，为政策制定者提供数据支持，同时也有助于提高新能源汽车的安全性和可靠性。
二、工作原理OBD系统主要通过车辆通信接口与汽车电子控制单元（ECU）进行数据交换。
当车辆出现故障时，ECU会记录故障信息并存储，同时通过OBD接口将故障信息传输至外部设备。
驾驶员或维修人员可以通过OBD设备读取故障信息，快速定位并修复故障。
此外，OBD系统还具备远程通信功能。
当车辆发生故障时，OBD设备可以自动将故障信息发送至云端服务器。
维修人员可以通过手机APP或电脑客户端实时查看车辆故障信息，实现远程故障诊断和维修指导。
三、实施计划步骤1.技术研究与开发：成立专门的技术研发团队，进行OBD系统的硬件设计、软件开发和系统集成工作。
2.实验室测试与验证：在实验室环境中对OBD系统进行严格的测试和验证，确保系统的稳定性和可靠性。
3.实地试验与部署：选择典型车辆和实际运行环境进行实地试验，收集实际运行数据，对系统进行优化和改进。
4.标准化与认证：积极参与国家和行业标准制定工作，同时申请相关认证，如ISO 22901等。
5.产业化与推广：在完成上述步骤后，将OBD系统投入产业化生产，并进行大规模的市场推广和应用。
四、适用范围本方案所涉及的OBD系统适用于各类在用车辆，包括传统燃油车、电动汽车、混合动力汽车等。
同时，该系统也可应用于各类商用车和特种车辆，如物流车队、出租车公司、公共交通系统等。
城轨车辆走行部故障车载在线实时诊断与监测系统-北京科委
城轨车辆走行部故障车载在线实时诊断与监测系统项目承担单位：北京唐智科技发展有限公司一、技术的由来在过去乘坐火车，车上的乘客经常会看到火车到站后会有列检师傅下车拿着小榔头在车厢底部敲击车轮以及相关机械部件，听取被敲击部件发出的声音，并借此判断该机械部件是否存在故障。
儿时经常玩耍的一种叫“滚铁环”的游戏，铁环在滚过道路上尖锐缺口或小石头时，铁环会发出清脆的响声。
大钟寺的永乐大钟，几个壮汉用尽全力去推，大钟不会发出响声，但只要用一个小小的硬币砸上去，就能听到很清脆的声音。
以上这些或是大家司空见惯的自然现象，或是被大家认为简单重复劳动的一种例行检查方法，但有谁能够把这些现象联想到一种故障诊断方法，有谁能够把这些现象所蕴含的规律上升到理论高度并引出一套机械故障诊断理论？一般人不会想到，但北京唐智科技发展有限公司首席科学家唐德尧却想到了！唐德尧研究员提出了一套称为“广义共振”的理论，描述的是激励频率并不一定等于物体固有频率的外力作用在施加和结束的过渡过程中物体的响应，并进一步发展了共振解调技术，处理广义共振信息，用来诊断机械故障，获得了巨大的成功。
唐德尧研究员是国务院首批政府特殊津贴获得者、国家五一劳动奖章获得者，是我国机械设备故障诊断领域的领军人物之一，是“广义共振与共振解调”技术带头人。
上个世纪九十年代之前，身为中航工业608所故障诊断研究室主任的唐德尧研究员致力于将该技术用于军品航空发动机轴承的故障诊断，及时准确地诊断出了多款发动机在试车过程中的轴承故障，挽救了试验样机，并为排除故障提供了准确有效的信息，为我国自主研制航空发动机的艰难进程贡献了力量。
从九十年代中后期开始，得益于国家大环境政策，鼓励军品先进技术用于民用领域，服务于国民经济建设，因此进入了铁路行业，开始为铁路机车车辆走行部机械故障提供诊断产品和服务，取得了突出效果，开创了轨道交通机车车辆走行部故障诊断产业，并于2001年成立了唐智科技公司，专业致力于机械设备故障诊断和安全监测领域的基础理论研究、产品研发制造和技术服务，发展至今，公司通过了IRIS、CRCC 和ISO9001认证，是铁道行业标准制定单位，实现了年均产值3亿元。
贵阳轨道交通2号线智慧车站的研究与探讨
贵阳轨道交通 2号线智慧车站的研究与探讨2青岛海信网络科技股份有限公司青岛 266100摘要：本文探讨了智慧车站建设的价值，分析了当前地铁车站运营管理的需求和存在问题，并提出了目标、思路和技术方案。
智慧车站作为智慧城轨的最佳实践，应重点围绕安全、服务、提效、降本四个核心需求进行建设，全景可视化管控、自主运行、业务系统闭环处置、智能客服和智能站务，是当前及未来一段时间内智慧车站建设的重点内容。
关键词：智慧车站；全息感知；自主运行；智能客服；智能站务1.前言截至2021年12月31日，中国内地共有48座城市开通城轨运营线路283条，共计运营里程达8898.18公里，运营车站数达到5983座，线网规模和运营线路数量双双位居世界首位[1]。
地铁的关注点已经从建设期的保开通向运营期的安全和降本提效转变。
车站作为地铁运营的基本单元，集中了车站运营管理大量的人力和物力，同时也是地铁运营价值输出的重要体现，所以，以车站为抓手，率先开展智慧化建设，通过对一系列高效智慧化应用进行验证，再由点到面，逐步扩展到线路和线网，是建设智慧城轨的有益探索。
根据市场调查，目前全国总共有超过29 个城市参与建设或有意向建设智慧车站。
各个城市根据其本身的特点在建设内容上有所倚重，但就参与建设的智慧车站项目而言，智慧车站应用项点繁多且无统一标准[3]。
总之，保障运营安全、提高乘客出行服务质量，是智慧车站建设的根本，提升运营工作效率、优化队伍建设是地铁企业管理的目标。
抓住这些核心是建设智慧车站的关键。
2.需求与问题分析1．降本增效需求迫切。
地铁属于劳动力密集型行业，据交通运输部科学研究院发布的数据，每公里地铁需要运营人员 50 ～70 人，地铁运营成本中，人力成本几乎占一半[4]；同时，地铁也是所有城市的能耗大户。
面对客运营收不能支撑经营成本的局面，降本增效就成为地铁运营的核心需求之一。
2．运营异常发现、处理能力不足。
车站内的运营异常，例如客伤、安全隐患、设备问题，目前很多工作还需要人工巡站、巡检来发现，异常发现不及时、处置效率低，特别是针对应急事件，更是缺乏快速布岗、协同的闭环处置手段。
浅谈市域快轨车辆走行部车载故障诊断系统
部 车载故 障诊 断系统在市域快轨 车辆上 的应 用。 关键词 ： 轨道 车辆 ； 故障诊 断 ； 安全性
方式告知驾驶人员与维 护人员 ， 实现车载实时监测诊断功能。 １提 本文描述 了市域快轨车辆走行部车载故障诊断系统技术方案 。 ２ ． ４特 点 与优 势 该系统满 足以下技术要求 ： 轮对轴箱 系统应设 置检 测装 置。不仅 能 ２ ． ４ ． １实时诊断 ： 产品车载安装 ， 实时监测 ， 实 时诊 断 ， 确 保运 营 检测轴箱体 内的轴承温升 ， 还能检测轴箱轴 承的振动和 冲击 ， 且 都 安全 。 能实现分级报警 ， 所有检 测结果都能显示在 司机室显示器 上 ， 诊 断 ２ ． ４ ． ２自动诊断 ： 故障诊 断模型程序化 ， 行车 自动输 出诊 断结论 ， 无须人工参与 。 系统准确 率不低 于 ９ ８ ％， 漏报率不大于 Ｏ ． １ ％。 ２ ． ４ ． ３早期 预警 ： 能够发 现早期故 障， 提前预警 ， 指导状态维修 。 ２ 系统 介 绍 走行部车载故 障诊 断系统是一种 地铁车辆走 行部安全监测 装 ２ ． ４ ． ４ 分级报警 ： 准确反 映故 障危 害程度 ， 保障车辆运营安全 ； 确 定以下 ４类故 障级别 ： 正常 、 预警 、 一级报警、 二级报警 。 备。 ２ ． ４ ． ５主动诊 断 ： 即装即用 ， 无需学习即能对监测对象准确报警。 ２ ． １系统 功 能 ２ ． ４ ． ６精确诊断 ： 准确识别故 障部件 ， 故 障类 型 、 故障程度 ， 节 约 ２ ． １ ． １ 走行部轴箱轴承 、 车轮踏面故 障的准确 识别和早期预警 ， 维修成本 。故 障诊断可精确到部件 ： 保持架碰外环 、 保持架碰 内环 、 并实现分级诊断 、 通过接 口将信息输 出到 Ｈ ＭＩ 。 ２ ． １ ． ２ 车载监测数据通过列 车主机集 中下载 ，并 可转储 到地面 外环故 障、 内环故 障 、 滚子单故 障（ 端面 ） 、 滚 子双故障（ 圆周 ） 、 踏 面 故障 。 系统 。 ２ ． ４ ． ７振动 、 冲击 、 温度等多个物理量 的综合决策 ， 科 学提升故障 ２ ． １ ． ３ 地 面系统 ， 实现详细数据 回放分析 ， 故 障发生发展 的历史 诊 断 的 准 确率 。 和趋势分析 ， 诊 断信息统计分析等功能 ， 并实现维修指 导。 ２ ． ４ ． ８提供历史 与趋势分析对 比 ， 跟踪列 车的走行部状态 ， 减 少 ２ ． １ ． ４网络化管理及远程诊断支持 。 定期检修工作 量。 ２ ． １ ． ５ 涵盖轴温报警器全部功能。 ２ ． １ ． ６ 常规振动监测功￣（ Ｊ Ｊ ｎ 速度 ） 。 ２ ． ４ ． ９强大的地面数 据分析管理系统 ， 汇总出车辆走 行部故障多 发部件及存在故障隐患 的部件 ， 科学指导维修工艺进步。 ２ ． ２监测范围 ２ ． ４ ． １ ０ 系统 自 身故障定位 ， 全自 动完成 系统 自 身检查 ， 实现 自我 诊断 。
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走行部车载故障诊断系统在贵阳2号线
的应用
摘要：本文介绍了走行部车载故障诊断系统监测原理及组成，并以贵阳2号线轴箱轴承故障为例进行了详细描述，该系统为贵阳2号线车辆运营维保和检修提供了技术手段，保障了列车的运营安全。
关键词：走行部；轴箱轴承；技术手段；安全。
随着我国经济飞速发展和城市扩展，地铁已成为城市的重要公共交通工具。
由于地铁运行区间短，车辆频繁启动、加速、减速和制动，使得地铁车辆动态载荷变化频繁，长时运行车辆可靠性随运行时间加长而下降，一旦车辆发生故障将直接对乘客的生命、财产安全造成威胁，基于此，贵阳2号线项目装备了JK450型走行部车载故障诊断系统，实现了走行部关键部件在线监测和故障诊断，在故障初期制定相应的运维、保障措施，最大程度减少影响，保障列车运营安全。
1.走行部车载故障诊断系统
1.1系统监测原理
走行部车载故障诊断系统系统基于“广义共振与共振解调机械设备故障诊断技术”，通过在走行部关键部件（轴箱、齿轮箱、电机）位置安装传感器，传感器对冲击、振动、温度多物理量感知，采用“一种机械故障冲击的共振解调检测方法”、“同类、有序动信息（组）群中各信息源时域样本的跟踪采集”、“变速运转机械故障诊断的转速跟踪采样及固化谱号分析方法”等多项专利技术及理论，实现车辆转速跟踪采样与振动、冲击信号的滤波处理，提取微弱的走行部故障冲击信息，对其进行非周期信息的周期变换，最终通过频谱分析，实现对监测对象全寿命周期的精确诊断。
系统组成
走行部车载故障诊断系统主要由复合传感器、前置处理器、综合诊断仪等组成，结构组成如图1所示。
图1 走行部车载故障诊断系统组成拓扑图
1）复合传感器：实现温度、振动、冲击等多个物理量的检测、处理和传输；
2）前置处理器：实现振动、冲击模拟通道切换以及温度、模拟信号总线方
式传输；
3）综合诊断仪：实现车载系统集中管理，包括：接收转速信号并判别、显
示诊断和报警、数据集中储存和下载、系统更新及维护等。
贵阳2号线装备的走行部车载故障诊断系统由北京唐智科技发展有限公司自
主研发产品，该系统主要由综合诊断仪（6台）、前置处理器（2台）、复合传
感器（80支）组成，系统实现对轴箱轴承、电机轴承、齿轮箱轴承、传动齿轮、
车轮踏面在线监测和故障诊断。
贵阳2号线应用情况
贵阳2号线是中国贵州省贵阳市建成运营的第二条地铁线路，于2021年4
月28日通车，线路全长40.6千米，共设32座车站，是贵阳市西北、东南之间
的重要交通工具。
该线4列车装备了走行部车载故障诊断系统，列车号分别为0206车、0207车、0229车、0230车，实现了走行部关键部件（轴箱、电机、齿
轮箱）的冲击、振动、温度3个物理量在线监测和故障实时诊断，保障了列车运
营安全。
截止至2022年3月31日，装备系统的列车最大运行里程已达11.7万
公里，整体应用情况如下：
1）轴箱轴承：监测轴箱轴承测点192个，存在 1处轴承（02029车5车41
位轴箱）存在外环故障特征，该轴承位置存在冲击趋势较为连续，温度处于正常
范围，建议车辆正常运营；
2）电机轴承：监测电机轴承测点64个，轴承全部正常，电机轴承位置振动、温度均在正常范围内；
3）齿轮箱：监测齿轮箱测点64个，传动齿轮、轴承全部正常，齿轮箱振动、温度均在正常范围内；
4）车轮踏面：监测车轮踏面测点192个，踏面全部正常，振动在正常范围内；
轮轨振动：贵阳2号线上行、下行62个区间均正常，未见明显波磨和振动
偏大区间。
上行全区间平均有效值0.72g，最大区间平均有效值为“金阳医院站-
兴筑路站”1.32g,最小输出区间为“喷水池站-紫林庵站0.42g”；下行全区间平
均有效值0.65g，最大区间平均有效值为“兴筑路站-金阳医院站”1.26g，最小
输区间为“喷水池站-紫林庵站0.44g”。
走行部车载故障诊断系统通过对故障位置健康评估，结合车辆运营及检修要求，在密切跟踪故障数据的前提下，系统输出维修建议车辆继续正常运营，既保
障车辆的运营安全，提高了车辆的利用率，同时也降低了检修成本。
3.轴箱轴承故障详情
图2轴箱轴承外环特征冲击样本图谱
2021年9月8号，020295车41位轴承持续输出轴承分级报警，通过对该轴箱轴承图谱进行分析，轴承类故障信息其时域波形成细窄梳状脉冲，每个脉冲等距，且在频谱图上，故障谱与外环理论谱对应，轴承存在外环故障特征，如图3所示；
图3 020295车41位轴承故障报警输出图
结合分析轴承冲击趋势数据，发现该轴承冲击趋势在11点40分左右突变，系统实时主动诊断输出轴承报警，轴承冲击趋势图如图4所示；通过结合该轴承历史趋势数据评估轴承外环存在轻微剥离，健康评估为亚健康，在基于走行部监测系统监测下与车辆检修结合，建议车辆继续运营，实时跟踪轴承状态。
图4 020295车41位轴承冲击趋势图
车辆正常运行至11月份，通过对020295车41位轴承两个月时间的持续跟踪，系统再未输出报警信息，从数据反映轴承从10月10号的冲击趋势趋于正常
状态，轴承外环特征趋于“磨合”，故障特征不明显；轴承健康评估为正常，如
图5所示。
图5 020295车41位轴承冲击趋势图
结束语
通过走行部车载故障监测系统在贵阳轨道交通2号线应用，实现了对车辆走
行部轴箱轴承、齿轮箱轴承、电机轴承、车轮踏面在线监测与持续跟踪，掌握了
车辆走行部轴箱轴承、齿轮箱轴承、齿轮箱齿轮、电机轴承、车轮踏面状态，为
车辆走行部运营维保和车辆检修提供了有效的技术手段，保障了列车的运营安全。
参考文献
[1] 唐德尧. 广义共振、共振解调故障诊断与安全工程—城轨交通篇[M].
北京：中国铁道出版社，2013
[2] 唐德尧. 机械故障微冲击的共振解调定理检测技术[J]. 铁道技术监督，2009，37（9）：26—29。