一种机车空转故障检测方法和装置与流程

本发明涉及机车故障检测领域，尤其涉及一种机车空转故障检测方法和装置。

背景技术：

近年来，铁路在我国的国民经济和社会发展中起着大动脉的作用，同时对国家经济持续增长和社会安全所起的作用也是其他运输方式所无法替代的。铁路货运需求也随之增加。中铁三局立足神华市场，应神华铁路的货运重载要求，相继开行了万吨和两万吨列车，然而在电力机车运行中难免会出现一些故障，空转就是最常见也是危及行车安全较大的故障之一。

电力机车空转时，轮轨间相对滑动产生剧烈磨擦，降低粘着系数，一个轮对发生空转因轴重转移会引起其他轮对产生连锁反应也空转，消弱电力机车牵引力，当空转不能及时扼制，达到电力机车空转保护检测限值后，电力机车防空转保护装置动作导致卸载，致使电力机车个别牵引电机失去牵引力，降低机车运行速度，在高坡区段因不便抢速长时间低速运行、占用区间而造成机车运缓甚至在高坡区段会因失去闯坡机会造成动力不足而发生机破途停事故。

空转易造成牵引电动机转速突然增高，引起牵引电动机匝线甩断。发生空转的轮对牵引电动机转速升高电流突然减小，电子柜发生轴重转移造成其他牵引电机电流增大，容易造成过载烧损。

机车真空转时，轮轨间发生剧烈摩擦，造成车轮踏面和钢轨面的非正常磨耗，造成钢轨面擦伤，严重时造成打伤钢轨、机车轮箍弛缓。

假空转发生时，如光电速度传感器的速度脉冲信号不稳定，光电速度器方轴松动或电线路接触不良，或频率变换插件、防空转插件、特性控制插件等元件虚焊或插头不良速度传感器故障误信号会发送给机车电子柜，电子柜检测到异常速度信号后，会对牵引电机电流进行减载或封锁脉冲信号，使机车失去牵引力，造成机车途停和机故发生。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种机车空转故障检测方法和装置。

本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种机车空转故障检测装置，包括：采集模块，连接于发生空转故障的机车，用于实时采集发生空转的机车的每一轮轨的运行速度信息；监控模块，用于监控采集的每一轮轨的运行速度信息，监控轮轨的运行速度信息其中一者或几者发生突变；判断模块，用于根据监控模块监控到的发生突变的轮轨运行速度信息确定发生空转的轮轨，并根据运行速度信息发生突变的情况确定对应轮轨发生的空转为真空转或假空转。

其中，运行速度信息是机车轮轨处设置的速度传感器采集的速度信息转换成的电压信息。

其中，还包括输出模块，所述输出模块连接所述判断模块，用于输出判断模块的判断结果，并在一显示设备上进行展示。

其中，判断模块接收轮轨的速度电压信号进行比对，当某一轮轨发生空转故障时，轮对转速对应的电压信号值突增，判定对应轮轨为真空转；轮对转速对应的电压信号值骤减，判定对应轮轨为假空转。

其中，还包括自检模块，用于在采集模块采集到运行速度信息后检测装置是否故障，并在检测到装置故障时发出警报。

本发明的目的可以通过采用如下的技术措施来实现，设计一种机车空转故障检测方法，包括：实时采集发生空转的机车的每一轮轨的运行速度信息；监控采集的每一轮轨的运行速度信息，监控轮轨的运行速度信息其中一者或几者发生突变；根据监控到的发生突变的轮轨运行速度信息确定发生空转的轮轨，并根据运行速度信息发生突变的情况确定对应轮轨发生的空转为真空转或假空转。

其中，运行速度信息是机车轮轨处设置的速度传感器采集的速度信息转换成的电压信息。

其中，还包括步骤：输出判断结果，并在一显示设备上进行展示。

其中，在根据运行速度信息发生突变的情况确定对应轮轨发生的空转为真空转或假空转的步骤中，包括步骤：

接收轮轨的速度电压信号进行比对，当某一轮轨发生空转故障时，轮对转速对应的电压信号值突增，判定对应轮轨为真空转；轮对转速对应的电压信号值骤减，判定对应轮轨为假空转。

其中，采集到运行速度信息后检测装置是否故障，并在检测到装置故障时发出警报。

区别于现有技术，本发明的机车空转故障检测装置和方法能够减少检修人员的劳动强度，避免空转故障时的添乘工作，机车入段后只需对空转检测仪的数据进行分析，就能准确判断引起空转的故障点；实时监测故障，在运用过程中可以实时了解引起机车空转的故障处所，避免盲目采取应急措施造成机车途停及机故发生；性能稳定，不用人员添乘，且体积小巧不占空间，大大节省了人力、物力，就能准确查出空转故障点，使机车在最短的时间内上线运行。

附图说明

图1是本发明提供的一种机车空转故障检测装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种机车空转故障检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

参阅图1，图1是本发明提供的一种机车空转故障检测装置的结构示意图。

本发明的机车空转故障检测装置包括：

采集模块110，连接于发生空转故障的机车，用于实时采集发生空转的机车的每一轮轨101的运行速度信息；其中，运行速度信息是机车轮轨101处设置的速度传感器采集的速度信息转换成的电压信息。

监控模块120，用于监控采集的每一轮轨的运行速度信息，监控轮轨的运行速度信息其中一者或几者发生突变。

判断模块130，用于根据监控模块120监控到的发生突变的轮轨运行速度信息确定发生空转的轮轨，并根据运行速度信息发生突变的情况确定对应轮轨发生的空转为真空转或假空转。判断模块130接收轮轨的速度电压信号进行比对，当某一轮轨发生空转故障时，轮对转速对应的电压信号值突增，判定对应轮轨为真空转；轮对转速对应的电压信号值骤减，判定对应轮轨为假空转。

此外，还包括输出模块140，输出模块140连接判断模块130，用于输出判断模块130的判断结果，并在一显示设备上进行展示。

以及，还包括自检模块150，用于在采集模块110采集到运行速度信息后检测装置是否故障，并在检测到装置故障时发出警报。

具体的，轮对产生的轮周牵引力大于轮轨间的黏着力时车轮就会发生空转。根据机车实际运用中空转故障发生的情况，机车空转故障分两类：

真空转：一是轮对相对于钢轨发生高速转动，（例如：1.道岔部分的涂油，导致机车粘着系数降低，粘着力被破坏产生空转。2.另外乘务人员的人为操作不当，机车启动时给定牵引电流过大，机车产生空转），轮对空转如不及时扼制会造成轮对及钢轨擦伤，产生严重后果；

假空转：二是轮对未发生真空转而机车报空转故障，（例如：上车电缆线路接线虚接或传感器故障及插头松动、插件板故障等都会引起机车空转减载），机车会出现电流波动和限流、无流等现象。

在实际使用时，本发明的装置通过采集模块110从机车电子柜的“频率变换”插件采集转速的数字信号，转换为电压信号的模拟信号，进行数字运算和处理，将故障信息反馈至一人机交互界面，本发明的装置能够快速检测机车发生空转的故障轴、故障点位、故障时间，并在发生空转故障时进行声光报警、音频显示及故障信息记录等功能。

在上述的运算处理过程中，采集模块110连接到电子柜后，采集的四轴速度电压信号值传输到自检模块150进行自检，自检未通过时，会有报警提示音，提示故障。自检正常后会将四轴电压信号传输到监测模块120及判断模块130进行运算比对。

设备运算原理是：0.5v电压信号对应机车速度10km，5v对应机车速度100km。机车正常运行时四轴电压值之前的误差值不大于0.1v，当某一轴发生空转故障时，轮对转速突然增加，电压值增大，电压值差大于其余三轴的电压值时，判断模块130判定该轴为真空转。当某一轴连接电子柜的接线虚接或连接的速度采集传感器故障，电压值会小于其余三轴，当差值小于其余三轴的电压值时，判断模块130判定该轴为假空转。在本发明中，在判断模块130判定空转情况为假空转时，判断模块130再次进行检测，以确认空转情况信息准确性。空转记录信息会反馈在液晶屏幕上，等待与维修人员进行人机交互。

故障信息记录存储：存储功能分为两种模式，第一种；可在人机交互界面直接进行故障数据分析。第二种；采用u盘进行信息存储，可将u盘插到电脑上进行数据分析，具有较好的通用性和灵活性。

本发明涉及的装置采用两种供电模式，第一种，连接锂电池组，可以提供主机12小时的用电需求；第二种，外接dc110v电源。若装置需要长时间运行，可从机车蓄电池组取电，通过对蓄电池组输出电压进行变压和整流处理，可有效保证长时间用电需求。

具体实施例：空转故障引起的机故及途停比例较高，由于电力机车运用过程中空转故障频发，据2017年实施单位的直流车统计，空转故障发生率达到120余起，平均每台直流机车一年空转故障4次。目前铁路系统采取的通用办法是添乘进行故障处理，但由于故障偶发性强，出现时随机性较大，导致添乘人员需全程在机械间盯控电子柜运行状态，劳动强度大、故障信息捕捉困难。机车回段后没有相关实时数据供分析，经常出现无法准确判定空转故障点，致使故障判断不明确，盲目更换机车全部相关部件，给单位人力、物力、财力带来较大损失。

而本发明的检测装置只需要在机车出库前连接到机车电子柜上，机车停车后读取存储数据的数据u盘，进行系统分析，检测出故障点，再由检修人员检修。本发明的装置性能稳定，不用人员添乘，且体积小巧不占空间，大大节省了人力、物力，就能准确查出空转故障点，使机车在最短的时间内上线运行。

例如：某次运输过程中，机车的b节机车因空转提报碎修，检修车间值班调度派出人员对其进行检测，由于时间紧张并未查出故障原因，只能对机车进行速度传感器以及空转保护板更换，机车返回时再次发生空转，碎修人员也未能彻底查找故障原因。而技术人员利用机车转线期间将本发明的装置连接到保修机车的b节车厢进行检测，检测发现二轴上车电缆虚接造成空转，之后立即进行现场处理，机车恢复正常，降低了机车故障率，保证了行车安全和运量。

在另一次实际运输过程中，故障机车的a节空转灯亮，通知值班调度报修，工作人员将本发明的检测装置连接至报修机车，机车继续运行时，检测装置检测并显示故障点为一轴速度信号传感器失效，工作人员按照提示进行更换，之后机车恢复正常，快速准确地解决了机车空转故障。

另一具体实例，故障机车因多次空转进行入库整修查找原因，工作人员长时间查找但未查找到故障原因。通过使用本发明的装置进行查找，将检测装置连接故障机车后，机车再次运行时出现空转，检修人员及时调度并入库读取u盘数据，故障显示为假空转并报出故障点位置，根据显示内容及时进行整修后，机车上线运行正常，避免了一起途停事故的发生。由此可见，本发明的检测装置具有及时内显示故障点，时间点，并且记录故障信息和显示故障是真空转还是假空转等功能，足以体现该检测设备的可靠性、准确性和实用性等特点。

现有的空转故障处理过程使用的空转故障处理方法，不能准确可靠地判断故障点，导致盲目更换机车相关部件。直流车速度信号传感器8376元/个、上车电缆647元/根、空转保护板4256元/块，每台车由于空转故障更换速度传感器和上车电缆至少2套，空转保护板2块，三项材料一台车就合计26558元/台。若某机车运输单位直流机车临碎修及机统-28空转故障统计故障399起，盲目更换材料的成本就约为1060余万元，若使用本发明的检测装置查找故障，可以准确的定位故障点，根据统计可以节省材料费用80％至85％左右。

原有故障查找方式，在查找故障用时少则6小时，多则3天左右，严重增加了机车维修停时并影响我段运量任务以及经济效益；如故障查找不准确，还会导致机车运行中空转，轮轨严重擦伤并容易造成机车机故和区间停车影响正常行车。

参阅图2，图2是本发明提供的一种机车空转故障检测方法的流程示意图。该方法的步骤包括：

s110：实时采集发生空转的机车的每一轮轨的运行速度信息。

s120：监控采集的每一轮轨的运行速度信息，监控轮轨的运行速度信息其中一者或几者发生突变。

s130：根据监控到的发生突变的轮轨运行速度信息确定发生空转的轮轨，并根据运行速度信息发生突变的情况确定对应轮轨发生的空转为真空转或假空转。

其中，运行速度信息是机车轮轨处设置的速度传感器采集的速度信息转换成的电压信息。

其中，还包括步骤：输出判断结果，并在一显示设备上进行展示。

其中，在根据运行速度信息发生突变的情况确定对应轮轨发生的空转为真空转或假空转的步骤中，包括步骤：

接收轮轨的速度电压信号进行比对，当某一轮轨发生空转故障时，轮对转速对应的电压信号值突增，判定对应轮轨为真空转；轮对转速对应的电压信号值骤减，判定对应轮轨为假空转。

其中，采集到运行速度信息后检测装置是否故障，并在检测到装置故障时发出警报。

区别于现有技术，本发明的机车空转故障检测装置和方法能够减少检修人员的劳动强度，避免空转故障时的添乘工作，机车入段后只需对空转检测仪的数据进行分析，就能准确判断引起空转的故障点；实时监测故障，在运用过程中可以实时了解引起机车空转的故障处所，避免盲目采取应急措施造成机车途停及机故发生；性能稳定，不用人员添乘，且体积小巧不占空间，大大节省了人力、物力，就能准确查出空转故障点，使机车在最短的时间内上线运行。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。