机车检测与故障诊断复习题及参考答案

1、中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案机车检测与故障诊断一、填空题：1.HXD1型交流电力机车电气系统包括、。2.HXD1型 PWM辅助逆变器集成在牵引逆变器中, 同牵引回路共用、以及其它装置。3.根据检测误差的性质及产生的原因，检测误差分为：、。4.传感器由、组成。5.机车故障诊断的内容包括、方面。6.HXD1型机车控制系统每节车内由MVB总线把所有的 SIBAS系统、连接在一起。7.转向架主要由构架、低位牵引杆装置、轮盘基础制动装置和转向架辅件等部分组成。8.机车故障诊断的具体实施过程可以归纳为、。9.常用的超声波诊断法有、。10.HXD1 型机车主风源系统包括、主风缸。11.脉冲反射法

2、可分为、板波探伤。12.列车通信网络也分成三个层次，即、。13.LonWorks 技术包括以下几个组成部分LonWorks 节点和路由器、LonWorks 网络和节点开发工具。14.异步电机转子绕组故障主要是、。15.HXD1 型机车装备的空气制动系统包括单独制动、_ 、 _、 _。16.HXD3 型机车主电路由 _、 _、 _ _组成。17.分析声发射信号的方法、能量分析法、振幅分布分析法、频谱分析法。18.机车故障诊断的专家系统的基本结构主要包括、。19.MVB 可传送三种类型的数据、。20.机车的高压部件主要包括：隔离开关、机车主变压器、车顶绝缘子、穿墙套管、高压电缆及其终端、避雷器等。

3、21.HXD3 型机车设有辅助系统主接地保护、加热装置保护。22.HXD3 型机车辅助电路由辅助变流器供电电路、制冷及采暖电路组成。23.、称为专家系统的核心。24.知识的、是专家系统的三个基本问题。25.BVAC.N99 型真空断路器利用和电弧的扩散作用断开电路。26.CAN 结构划分为、。27.离线一般是以、单位时间内的离线次数来衡量。28.变压器油具有防潮、作用。29.按故障发生的部位划分为、。30.牵引电机绕组故障包括绕组绝缘破损、。二、 单项选择题：1.HXD3型机车装有两台结构相同的( )轴转向架。A. 1B. 2C.3D.42.( ) 指传感器中能直接感受( 或响应 ) 与检测出

4、被测对象的待测信息的元件。A. 转换元件B.辅助器件C.敏感元件D.检测元件3.磁电式转速传感器就是利用() ，把物体转动速度的非电量转换成感应电势来进行测量的。A. 光电效应B.电容变化C.电磁感应原理D. 磁化原理4.利用()信号对故障进行诊断，是机车走行部故障诊断方法中最有效、最常用的方法。第1页共10页A. 振动B.声音C.现象D.光5.HXD1 型机车每节机车有两台()动力转向架。A.B0B.C0C.D0D.B0-B06.HXD1型机车每节机车安装了一套相同的( ) 制动机。A.DK-1 型B.JZ-7型C.克诺尔 CCB型 D.JZ-1 型7.霍尔器件是一种采用半导体材料制成的()

5、 器件。A. 磁电转换B.光电转换C.压电转换D.温度转换8.系统的()，是指对特征信号加以处理而提取的、直接用于诊断故障的信息。 A. 故障诊断B.特征信号C.征兆D.故障信号9.( ) 是指由已知征兆事实得到故障结论的推理，因此又称为数据驱动的控制策略。A. 混合推理B.正向推理C.反向推理D.逆向推理10.通过测量 () 就能反应受电弓各个部件是否正常工作。A. 电空阀B.滑板C.升 / 降弓时间D.平衡杆11.HXD1 型机车四象限斩波器和脉宽调制逆变器采用( )IGBT模块。 A. 风冷B.油冷C.水冷D.自然风冷12.有效地提取( ) 是故障诊断的一个非常重要的前提。A. 征兆B.

6、特征信号C.信息D.故障信号13.( ) 检测诊断技术是一种评价材料或构件损伤的动态无损检测诊断技术。A. 声发射B.信号发射C.图像发射D.红外线14.( ) 用于连接各个车辆内的控制单元和设备。A. 现场总线B.列车总线C.车辆总线D.列车线路15.RS-485 是一种 ( ) 方式的串行接口标准。 A. 单端传输B.平衡传输C.单向传输D.双向传输16.真空断路器用来断开、接通25kV 电路，并作为故障状态的() 器件。A. 保护B.测量C.控制D.监测17.机车在运行过程中的( ) 及其特征信息是反映机车走行部运行状态及其变化规律的主要信号。 A. 声音B.振动C.变化D.温度18.(

7、 ) 是利用探头与工件表面直接接触而对缺陷进行检测的一种方法。A. 穿透法B.直接接触法C.脉冲反射法D.光反射法19. 信息融合的核心是指对来自 ( ) 传感器的数据进行多级别、多方面、多层次的处理，从而产生新的有意义的信息。A. 单个B.两个C.多个D.无数个20. 故障树分析所用的符号主要可分为两类 , 即代表故障事件的符号以及联系事件之间的 ( ) 符号。 A. 内部关系B.逻辑门C.外部关系D.因果21.DSA200 型单臂受电弓，该受电弓适用于( ) 的运行速度。A.80km/hB.100km/hC.150km/hD.200km/h22.( ) 是我国目前检测真空度的常用方法。A.

8、 磁控放电法B.观察法C.电光变换法D.工频耐压法23.受电弓传动风缸中的压力通过()来检测。A. 电流传感器B.电压传感器C.压力传感器D.风速传感器24.下列哪一项是由潜伏性故障发展而形成的故障？ A. 自然灾害B.辅机的电源停电C. 由异常电压引起的层间短路D.铁芯叠片之间绝缘不良。25.弓网故障时，为避免弓网事故的进一步扩大，受电弓设置A. 故障查询装置B.自动升弓装置C. 自动降弓装置D. 故障监测装置26.直接对()进行分析和评估是状态监测和故障诊断最简单和最直接的方法。 A. 声音时域信号B.振动频域信号C. 振动时域信号D. 故障信号27.( ) 通过通信节点与车辆总线交换信息

9、。A. 现场总线B.列车总线C.车辆总线D.列车线路第2页共10页28.( ) 是将位于同一车辆或不同车辆中的标准设备连到TCN网络上的一种总线。 A. 列车总线B.现场总线C. 多功能车辆总线D.列车线路29.加速变压器寿命终结的根源是 A. 短路B.高温C.绝缘层的老化D. 放电30.定子铁芯短路故障大部分发生在( )部分。 A. 中心B.齿顶C.齿槽D.中间31.( ) 是三级融合的最终结果，是直接针对具体决策目标的，融合结果直接影响决策水平。 A. 数据级融合B.特征级融合C.决策级融合D.数据级融合和特征级融合32.CAN 协议采用 ( ) ，并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通

10、信的可靠性。A. 偶校验B.CRC检验C.奇校验D.奇偶校验33.受电弓正常工作时气缸气压范围为 A.520 1 000 kPaB.9001 000 kPaC.800 1 000 kPaD.7001 000 kPa34.在电机制造过程中，线圈的压型和换位工序操作不当时，易造成A. 铁芯断裂B.导线断裂C.匝间短路D.匝间开路35.( ) 通过对负载电流幅值、波形的检测和频谱分析，诊断电机故障的原因和程度。 A. 电流分析法B.电压分析法C.功率分析法D.故障分析法三、判断题：1.误差自始至终存在于一切科学实验和检测之中。2.随机误差是可以预测的，也是可以消除的。3.机车升不起弓原因是由于传动风

11、缸里的气压不足。4.HXD3型机车在一套辅助变流器故障的情况下，机车无法正常运行。5.粗大误差是一种显然与实际值不符的误差。6.一节车厢内必须有车辆总线。7.HXD1型机车采用能耗制动。8.单线总线智能温度传感器属于智能化集成温度传感器。9.正向推理是指由目标得到支持目标的证据的推理，因此又称为目标驱动的控制策略。10.绝对误差表示法最突出的优点是能够更好地说明检测结果的好坏。11.串联融合时，各传感器输出之间不存在影响。12.一列列车中只能有一条列车总线和一条车辆总线。13.Q 值越高，即滤波器的灵敏度越高，频率选择特性越好，通带越宽。14.传感器的线性度反映了传感器的输出值能够真实地再现变

12、化着的输入量的能力。15.超声波是一种人耳能听到的高频声波。16.电阻 - 电容法离线检测就是通过检测受电弓升弓时间的变化来检测离线的。17.背景知识属于事实性知识， 它是对系统的各种特征属性值表现为异常时的一种定性或定量描述。18.变压器放电越弱，则正常运行寿命越短。19.电机反复起动、运行、停转，会使导条和端环因应力分布不均匀而断裂。四、简答题：1. 什么是系统误差？形成系统误差的主要原因是什么？2. 受电弓升不起弓应如何检测？3. 什么是微机检测技术？4. 列车通信网络可以完成那些任务？5. 自动降弓装置有哪些功能？6. 一个完整的检测过程包括哪些内容？7. 传感器的精确度如何表示？8.

13、 什么是机车的故障诊断？第3页共10页9. 列车通信网络分为哪几个层次？10. 转速传感器有哪些类型？11. 真空开关有哪些优点？12. 交流传动机车有哪些特点？13. 机车故障的基本特性有哪些？14. 超声波探伤的优点是什么？15. 机车对受电弓的基本要求有哪些？16.HXD1 型机车转向架由哪些部分组成？17. 简述检测技术的发展趋势。18. 误差的来源有哪些？五、问答题：1.HXD3型电力机车有哪些特点？2. 诊断牵引电动机故障的常用方法有哪些？并结合工作实际举一例详细说明。3. 说明变流器的故障诊断方法。4. 温度传感器按测量方法不同可分为哪两类？各有什么特点？5. 说明列车总线（ W

14、TB）的特点。6. 根据专家系统一般知识的分类方法，结合机车故障诊断领域知识的特点，说明诊断知识的组成及其相互关系。7. 真空断路器真空度的检测方法有哪些？举一例详细说明。第4页共10页参考答案一、 填空题：1. 主电路 辅助设备电源 机车控制系统2. 电牵引绕组四象限斩波器中间直流电压环节3. 系统误差 粗大误差 随机误差4. 敏感元件 转换元件 辅助部件5. 状态监测 分析诊断 故障预测6. 分散动力设备 制动控制单元7.轮对一二系悬挂装置驱动装置8.信号采集信号处理状态识别诊断决策9.穿透法脉冲反射法直接接触法10. 螺杆式压缩机 双塔干燥器11. 纵波探伤 横波探伤 表面波探伤12.

15、列车总线 车辆总线设备总线13. LonTalk 协议 LonWorks 收发器14. 断条 端环开裂15. 自动制动后备制动 停车制动16. 网侧电路 传动系统电路库用动车电路17. 振铃声 事件法18. 知识库 推理机 工作存储器 人机接口19. 进程数据 消息数据 监视数据20. 受电弓 25kV 电压互感器 断路器21. 过压保护 变流器过流保护电动机故障保护22. 辅助电动机电路辅助库用电路23. 知识库 推理机24. 获取 表示 利用25. 真空中的高绝缘性能26. 数据链路层 物理层27. 最大离线时间28. 绝缘 冷却 灭弧29. 电源故障 负载故障 内部故障30. 匝间短路

16、绝缘电阻降低二、 单项选择题：1.C 2.C 3.C4.A 5.A 6.C7.A 8.C 9.B 10.C 11.C 12.A 13.A 14.C 15.B16. A 17. B 18.B 19. C 20.B21. D 22. D 23. C 24. D 25. C 26. C 27. B 28.C 29.C 30. B 31. C 32. B 33. A 34.C 35. A三、 判断题：1. 2. 3. 4. 5.6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.18. 19. 四、 简答题：1. 在同一条件下，多次重复检测同一量时，误差的大小和符号保

17、持不变或按一定规律变化，这种误差称为系统误差。系统误差主要是由于检测装置本身在使用中变形或未调到理想状态、电源电压下降等原因所造成的有规律的误差，一般可通过实验或分析的方法查明其产生的原因，因此，它是可以预测的，也是可第1页共10页以消除的。系统误差的大小表明检测结果的准确度。2. 机车升不起弓原因是由于传动风缸里的气压不足，因此，可在传动风缸某处安装一个压力传感器，将传感器的输出送信号板处理，在气压低于升弓气压的最小值时，系统报警。正常工作时气缸气压为5201 000 kPa。3.采用微型计算机自动地完成整个检测处理过程的技术称为微机检测技术。4.列车通信网络主要完成以下任务： 实现各动力车

18、的重联控制。 实现全列车（包括动力车和拖车）所有计算机控制的单元联网通信和资源共享。 实现全列车的牵引控制、制动控制、车门控制、空调控制和轴温监测等功能。完成全列车的自检和故障诊断及决策。5. 自动降弓装置，主要功能如下： 受电弓滑板断裂、拉大沟槽、磨耗到限等损坏或绝缘导管断裂时，实现快速降弓。 降弓动作的同时，自动切断机车主断路器，避免带负载降弓产生电弧而灼伤受电弓弓头和接触网导线。 自动降弓的同时，可实现声响和指示灯报警等功能，便于乘务员了解情况，及时采取措施。 可方便实现“自动降弓”和“正常降弓”功能的快速转换，即当“自动降弓装置”自身发生故障时，不影响机车的正常运行及操作。6. 一个完

19、整的检测过程一般包括：信息的提取，信号的转换、存储与传输，信号的显示和记录，信号的分析和处理。7. 传感器的精确度可表示为传感器在规定条件下允许的最大绝对误差相对于传感器满量程输出的百分数，即：AA 100 %YFS8. 机车的故障诊断，是指在一定工作环境下，查明导致机车规定功能失调的、所指定层次的子系统或联系的不正常状态（潜在的或出现的） 。9. 列车通信网络分成三个层次，即列车总线、车辆总线和设备总线。10. 转速传感器有磁电式转速传感器、光电式转速传感器、集成转速传感器三种。11. 真空开关有许多独特的优点 :(1) 它以真空作为绝缘和灭弧介质，因而耐压强度高，开断能力大;(2)电弧在密

20、闭的真空容器中燃烧，因而对周围环境的要求低，无火灾和爆炸的危险;(3)开关的总体积较小、重量较轻，很适合城市小型化、紧凑型变电站的工作条件;(4)可靠性高、操作寿命长，能满足电气化铁道和冶金工业频繁操作的要求;(5) 操作时的噪声小，无环境污染。12. （ 1）粘着性能好（ 2）功率大，牵引力大（ 3）可靠性高，维修简便（ 4）效率高，利用率高，使用灵活性强（ 5）动力性能好、制动性能好13. 机车故障具有以下特性：层次性、传播性、放射性、相关性、延时性、不确定性。感器三种。14. 利用超声波进行探伤的特点是：超声波有良好的指向性，频率越高，指向性越好；由于频率高，波长短，超声波可在物体界面或

21、内部缺陷处反射、折射和散射，据此可检测物体内部和表面的缺陷，并且波长越短，识别缺陷的尺寸越小，可检测与其波长同量级的缺陷。15. 机车对受电弓的基本要求是：滑板与接触导线接触可靠，磨耗小：升、降弓时不产生过分冲击；运行第2页共10页中受电弓动作轻巧、平稳、动态稳定性好。为此，在接触导线高度容许变化的范围内，要求受电弓滑板对接触导线有一定的接触压力，且升、降弓过程具有先快后慢的特点，即升弓时滑板离开底架要快，贴近接触导线要慢，以防弹跳；降弓时滑板脱离接触导线要快，落在底架上要慢，以防拉弧及对底架有过分的机械冲击。16.转向架主要由构架、轮对、驱动装置、一二系悬挂装置、低位牵引杆装置( 转向架与车

22、体联接装置) 、轮盘基础制动装置和转向架辅件等部分组成。17. （ 1）采用新型信息处理方法（ 2）仪器与计算机技术的集成（ 3）硬件功能软件化（ 4）网络化（ 5）通用化与标准化18.误差的来源是多方面的，例如，检测用的工具（仪器、量具等）不完善（称为工具误差）；测试的设备和电路的安装、布置、调整不完善 （称为装置误差） ；检测方法本身的理论依据不完善（称为方法误差） ；检测环境如温度、湿度、气压、电磁场等的变化（称为环境误差）；甚至检测人员生理上的最小分辨力、反应速度（称为人员误差）等。五、 问答题：1.HXD3 型交流传动电力机车采用 PWM矢量控制等最新技术 , 尽量考虑对环境保护 ,

23、 减少维修工作量。机车可以 4 台重联控制运行。 HXD3型机车主要特点有 :（ 1）轴式为 C0-C0, 电传动系统为交直交传动 , 采用 IGBT 水冷变流机组 ,1250kW 大转矩异步牵引电动机 , 具有起动 ( 持续 ) 牵引力大、恒功率速度范围宽、黏着性能好、功率因数高等特点。（ 2）辅助电气系统采用 2 组辅助变流器 , 能分别提供 VVVF和 CVCF三相辅助电源 , 对辅助机组进行分类供电。该系统冗余性强 , 一组辅助变流器故障后可以由另一组辅助变流器对全部辅助机组供电。（ 3）采用微机网络控制系统 , 实现了逻辑控制、自诊断功能 , 而且实现了机车的网络重联功能。（ 4）总

24、体设计采用高度集成化、模块化的设计思路 , 电气屏柜和各种辅助机组分功能斜对称布置在中间走廊的两侧 ; 采用了规范化司机室 , 有利于机车的安全运行。（ 5）采用带有中梁的、整体承载的框架式车体结构, 有利于提高车体的强度和刚度。（ 6）转向架采用滚动抱轴承半悬挂结构 , 二系采用高圆螺旋弹簧 ; 采用整体轴箱、推挽式低位牵引杆等技术。（ 7）采用下悬式安装方式的一体化多绕组( 全去耦 ) 变压器 , 具有高阻抗、重量轻等特点, 并采用强迫导向油循环风冷技术。（ 8）采用独立通风冷却技术。牵引电机采用由顶盖百叶窗进风的独立通风冷却方式; 主变流器水冷和主变压器油冷采用水、油复合式铝板冷却器,

25、由车顶直接进风冷却; 辅助变流器也采用车外进风冷却的方式; 另外还考虑了司机室的换气和机械间的微正压通风。（ 9）采用了集成化气路的空气制动系统, 具有空电制动功能。机械制动采用轮盘制动。（ 10）采用了新型的膜式空气干燥器 , 有利于压缩空气的干燥 , 减少制动系统阀件的故障率。2. 牵引电机故障诊断方法：（ 1）电流分析法通过对负载电流幅值、波形的检测和频谱分析，诊断电机故障的原因和程度。例如，通过检测交流电动机的电流，进行频谱分析来诊断电机是否存在转子绕组断条、气隙偏心、定子绕组故障、转子不平衡等缺陷。（ 2）振动诊断法通过对电机振动的检测，诊断电机产生故障的原因及部位，并制定处理方法。

26、第3页共10页（ 3）绝缘诊断法利用各种电气实验和特殊诊断技术，对电机的绝缘结构、工作性能和是否存在缺陷作出判断，并对绝缘剩余寿命做出预测。（ 4）温度诊断法用各种温度监测方法和红外测温技术，对电机的各部分温度进行监测和故障诊断。（ 5）振声诊断技术振声诊断技术是对诊断对象同时采集振动信号和噪声信号，分别进行信号处理，然后综合诊断，因而可以大大提高诊断的准确率，因此，振声诊断技术受到了重视和广泛应用。3. （ 1）基于信号处理的变流器故障诊断 采用傅里叶分析法的变流器故障诊断。通过对关键点信号波形进行傅里叶分析，将时域信息变换到频域分析，根据幅值特征诊断出是哪一类故障，再利用相位特征诊断到故障

27、类中的具体故障元。 采用沃尔什分析法的变流器故障诊断。通过对电路中包含故障信息的关键点波形作沃尔什变换，将时域中波形的一个周期变换到频率域中，利用频率域中的故障特征，实现故障的检测与定位。（ 2）基于故障树的变流器故障诊断故障树模型是一个基于被诊断对象结构、功能特征的行为模型，是一种定性的因果模型，以系统最不希望事件为顶事件，以可能导致顶事件发生的其他事件为中间事件和底事件，并用逻辑门表示事件之间联系的一种倒树状结构。它反映了特征向量与故障向量（故障原因）之间的全部逻辑关系。基于故障树的变流器故障诊断的方法是：选择合理的顶事件，一般以待诊断对象故障为顶事件。 建造正确合理的故障树，根据对变流器

28、进行的故障分析，建立故障树。 选择合理的搜寻方式（逻辑推理诊断法和最小割集诊断法），进行故障搜寻与诊断。（ 3）基于神经网络的变流器故障诊断由于神经网络控制器不需要对象的数学模型，所以将神经网络引入故障预测与诊断是一种颇具潜力的方法，特别是在故障类型和故障信号之间的逻辑关系难以描述的场合。而变频装置是一个随机性、模糊性很强的系统，用传统的方法难以实现准确、快速的故障检测、定位。神经网络的出现为解决这一问题提供了有效途径。4. 温度传感器的种类，按测量方法不同可分为接触式和非接触式两大类。接触式温度传感器是利用被测对象与测温元件的部分接触，使两者处于同一温度，即根据测温元件的温度就可知道被测对象

29、的温度；非接触式温度传感器是利用被测对象的辐射充分传到测温元件来测量温度的，由于测温元件与被测对象不接触，因此两者不必是同一温度，只要感受到被测对象就可进行测量。接触式温度传感器与非接触式温度传感器各有特点。接触式温度传感器结构简单，稳定可靠，测量精确，成本低，可以测得物体的真实温度，而且还可以测得物体内部某点的温度；但滞后现象一般较严重，且不适于测量小物体、腐蚀性强的物体以及运动着的物体的温度。由于受材料耐高温能力的限制，一般接触式传感器不用于测量很高的温度。属于这类传感器的主要有热膨胀式温度计、热电阻、热电偶。非接触式温度传感器测量温度是通过被测对象的热辐射进行的，所以反应速度快，适于测量

30、高温和有腐蚀性的物体，也可以测量导热性差的、微小目标的、小热容量的、运动的物体以及各种固体、液体的表面温度。但由于受物体的发射率、被测对象与仪表之间距离、烟尘和水蒸气等的影响，其测温的准确度较差，使用也不甚方便。这类传感器主要有辐射温度计、光学高温计、热释电传感器。5.WTB总线的特点： 列车总线支持UIC 所规定的列车组成，车辆数22 辆，列车总线通过的距离860 m。 列车总线至少支持32 个节点。 列车总线节点能接收位置地址，识别它们在列车中的取向（左/ 右，前 / 后）以及知道其他节点的第4页共10页位置。 当两个或更多装有可兼容设备的车辆在电气上连接后，列车总线将开始工作，即使某些车

31、辆只作为连贯车辆。 列车总线容许车辆连挂和解连的密度为每小时1 次。 由于列车的端节点或中间节点都可能由于损坏或无电而不工作，列车总线将告知所有车辆上应用它的节点号和类型，以验证它是否与列车组成相匹配。 当车辆数发生改变或设备退出或加入总线，列车总线应能连续工作而无须人工干预。 列车总线将使用专用介质。 介质容许选用UIC 电缆或 EP电缆（电空制动电缆） 。6.根据专家系统中一般知识的分类方法，结合机车故障诊断领域知识的特点，可将诊断知识具体划分为：故障征兆、背景知识、经验知识、模型知识、过程知识、决策知识和控制知识。其中，控制知识是控制诊断过程的策略性知识； 其他则称为目标级知识， 是指解决问题直接用到的领域知识。 根据知识的性质，目标级知识还可分为描述性知识和过程性知识。描述性知识是故障征兆、背景知识、经验知识和决策知识的统称。各类知识的关系如图所示。诊断知识的组成及相互关系（ 1）故障征兆