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共振解调技术在铁道机车车辆故障诊断中的应用

　　铁道机车车辆走行部的轴承、齿轮和踏面的损伤，是危及行车安全的首要因素。从前，一直是通过检测温升来发现故障的。在低速行车时代，温度检测还是有效的，但要求它在当今提速和高速时代全面胜任安全监控和早期预警的重任，就必然失望。温度检测不仅对于齿轮、踏面的故障检测必然无能为力，仅就轴承故障检测而论，也因为高速轴承的故障往往在即将出现重大事故前的短暂时间内，才出现温度急剧上升，轴温检测甚至来不及报警，就已经出现了重大事故，以至安装了轴温报警器的提速和高速车不时有未能预先报告重大事故的现象。为了弥补温度检测的不足，长期以来，国际上开展了通过常规振动检测来诊断故障的努力，但多数陷入了久攻不克的困境。在众多振动检测技术中，共振解调技术以其独特的优越性而异军突起，一举攻克了铁路机车车辆走行部轴承、齿轮、踏面故障检测的国际高难课题。
　　共振解调技术不同于常规振动检测技术，它不是直接去分析杂乱无章的振动信号，而是通过 “共振解调变换”去提取掩埋在常规振动中的有故障引起的微冲击信息，输出一个与故障冲击一一对应的、放大、展宽了的、剔除了常规振动信号干扰的共振解调信号，再应用所提出的故障诊断理论研制的专家系统进行自动诊断，高度准确地识别发生故障的零件、故障的程度。诊断装置能够跟踪故障的磨合和发展，允许设备带小故障运行以提高利用率，而在故障将发生重大扩展并危及安全之前数百公里发出警报，以指导视情维修，杜绝燃轴、切轴等事故。诊断装置的优点还在于即装即用，无人操作，自动报警。
　　我们对于共振解调其实并不陌生!永乐大钟重达数十吨，我们几十个人一起去推它，它不动也不响!可是，用一个小硬币投过去冲击它，就能够激发起清脆而长久的响声，说明它动了，产生了共振。轴承有了故障，就会发生微小的冲击，也能够激发起相应的共振。我们无法看清硬币撞击大钟的那一瞬间，因为它们接触的时间极短。振动检测期望发现故障轴承的短暂冲击也同样困难?但是我们通过“听”共振声响，就能推断发生了冲击。而共振声响却是这样地容易识别：它放大了冲击，使声响格外宏大；它展宽了冲击，把不能确切看到的冲撞，变成了悠长的声响；它有严格的对应性，冲击一下只响一次；它有很好的比例性，响声大小与冲击的大小成正比；它有非凡的选择性，只对冲击敏感，对强大的低频振动不敏感。你可能分不清钟的共振频率高低(声响高亢、低沉)，但是你总能够发现钟被敲击，因为你知道那种突然发生然后渐渐减小的声响过程是一次冲击引起的共振过程，这就是说，你对“冲击”引起的共振进行了“解调”，得到了“共振解调”的突然发生、慢慢变小的规律和印象，把不能确切知道的共振声响的频率高低模糊处之而置之不理，自觉地抓住了“解调”，把高频信息变成了反映一次次冲击的、最为有用的低频信息。而共振解调技术支持的诊断装置，则正是模仿了人类的这种聪明才智，并且进一步进行科学升华而研究成功的。特别是应用了“主动诊断理论”，利用不同零件的故障在运转中有不同的低频性，来识别轴承及其零件、齿轮和踏面的故障，剔除轨道接缝冲击、车体振动冲击和电器干扰而免受影响。
　　成功鼓舞着我们，我们正在进一步开发共振解调技术的应用领域，为我国和国际铁路运输事业，做出更大的贡献。

作者:北京铁路分局科协谭维克刘健英
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