城市轨道车辆故障诊断

1、一. 绪论现在城市轨道交通车辆是机械、液压、电气与控制的集合体。设备故障诊断学,是通过对设备的观察,探测,分析和推理来确定设备是否正常,找出异常部位和故障原因,并能预报故障发展趋势的一门综合科学.故障诊断技术是利用测取轨道交通设备在运行中或相对静态条件下的状态信息，通过对所测信号的处理和分析并结合诊断对象的历史状况，来定量识别机械设备及其零件、部件的实时技术状态，并预知有关异常、故障和预测其未来技术状态，从而来确定必要对策技术。机械设备故障诊断技术是依据二次效应的物理参数来定量地掌握机械设备在运行中所受的应力、故障和劣化、强度和性能等技术状态指标。二次效应含：振动、声音、温度以及磨损、碎屑等。

2、不同种类的设备应用不同种类的故障诊断技术；不同的诊断技术涉及不同的仪器、工作原理和适用范围。设备状态监测与故障诊断不同,一般以故障诊断或质量诊断控制为目标.故障指一台装置在它应达到的功能上丧失了能力.失效指一台装置丧失了在预定期限内的正常功能.故障多对设备而言,失效多对零件而言.设备故障诊断主要包含故障诊断的逻辑推理与数学原理,诊断信息学和诊断物理化学等方面的内容.故障术语：1.共同故障2.相关故障3.故障机理4.失效模式故障分类:1渐发性故障和突发性故障2功能故障和参数故障3功能故障和潜在故障4允许故障和不允许故障5永久性故障和间歇性故障6单故障和多故障7危险性故障和安全性故障故障诊断术语:

3、1失效分析2故障诊断3故障诊断原理.按照故障诊断的不同类型有如下术语:1性能诊断:对新装的设备与系统进行诊断检查，并根据诊断结果加以调整；2运行诊断：对正常进行服役的设备会系统进行运行状态诊断，监测故障的发生、发展；3定期诊断：对服役的设备隔一定时间进行一次检查和诊断；4在线监控：采用仪表和计算机信息处理系统对运行中的设备运行状态连续监视、控制；5直接诊断：直接根据设备零部件、部件，判断和确定设备故障状态；6间接诊断：通过二次诊断信息间接判断设备故障状态；7常规诊断：设备正常服役下的诊断；8特殊诊断：创造特殊的服役条件采集信息以便正确地诊断故障；9简易诊断：通过人的五感或利用简单检测工具迅速地

4、、粗略地判断设备故障；10精密诊断：通过精密检测手段采集信息，由专家分析判断故障部位、原因及预防对策。故障模式是从不同表现形态来描述故障,是故障现象的一种表征,相当于医疗上疾病的症状.故障机理是诱发零件,部件,设备系统发生故障的物理化学过程,电子与机械过程. （目标状态、内因）+（外因、诱因）=（故障模式）总的来说,故障模式反映着故障机理的差别,相同的故障模式,故障机理不一定相同,反之,故障机理相同,也可能具有不同故障模式. 产生故障的基本原因:1设计不合理2制造,安装,使用中的缺陷3原材料缺陷4使用不当5自然耗损故障诊断方法分为基于解析模型、基于信号处理和基于知识的方法有些故障是由单一原因造

5、成的；有些则是多种因素综合引起的；有的是一种原因起主导作用而其他因素起媒介作用；有的是连锁诱发的因素引起。由故障起因推算其后果的而数学与逻辑过程为“正向”运算，而由故障后果寻求起因的过程则是“反向”运算。由于故障的复杂性特征，某一故障可能对应多个故障特征；反之，某一特征又可能对应多种故障；而且其成因与结果又常常是多层次的，于是会形成因果相连的链状或网状结构。二,故障诊断原理与技术概述:当可以建立较准确的监测设备对象的数学模型时,首选基于解析模型的方法.当可以得到被控对象的输入,输出信号,但很难建立被控对象的解析数学模型时,可以采用基于信号处理的方法,当很难建立被控对象的定量数学模型时,可采用基

6、于知识的方法.*解析模型:作为最早发展的故障诊断方法,基于数理统计研究本质,针对系统样本的一种数学处理的故障诊断方法,缺点是由于样本的质量和容量,模型本身局限,噪声的存在以及系统日益复杂,使得其准确性较差.可分为1状态估计诊断法2参数估计诊断法3一致性检验诊断法信号处理方法:主要用于故障检测中,基于监测所得数据进行处理,方法简单,一般与其他方法结合效果较好,可分为1频域分析法2小波分析法.基于知识的智能故障诊断方法:1专家系统故障诊断方法:本质是通过获取多位该领域专家的经验而建立数据库,采用一定的搜索策略并通过推理手段解决故障诊断问题.缺点在于知识库受专家知识的局限性和主观性限制;在推理方法中

7、权值的赋值主观性很强.2神经网络故障诊断方法:目前研究的重点是集中在网络的算法收敛性和泛化能力的进一步提高上.3模糊故障诊断方法:基本思路是利用对故障测得的相关信号的分析获得故障征兆,基于模糊数学的原理,研究故障信号和征兆之间的模糊关系来分析该系统的故障状态.优点是克服了过程本身的不确定性、不精确性及噪声带来的困难；缺点是系统复杂4遗传算法故障诊断方法:目前遗传主要和其他的诊断方法结合使用,起到优化系统的作用,单独使用比较少.5粗糙集故障诊断方法:是在分类能力不变的前提下,通过知识简约,导出问题的决策或分类规则.6人工免疫算法故障诊断方法:是研究借鉴,利用生物免疫系统而发展的在线监测和自适应故

8、障诊断的系统,作为一种并行和分布自适应动态平衡系统,它用时间记忆和联想恢复去解决识别和分类任务.7故障树诊断方法:用相应的符号代表这些事件,再用适当的逻辑门把顶事件,中间事件和基本事件连接成树形图.8支持向量机故障诊断方法:支持向量机最为针对二类模型识别问题而提出的新兴的诊断算法,是依据结构风险最小原理,利用最优分类面,将训练样本正确分类的方法.由于支持向量机在分类问题上只考虑了二值分类的简单情况,因而在解决故障诊断等多值分类问题时需要建立多个支持向量机.故障诊断原理:故障机理是引起产品故障的物理,化学变化等的内在原因,规律及其原理.故障机理分析工作是能否正确地对预定对象实施检测与诊断的基础。

9、在工况监测与故障诊断工作中应避免下列几种倾向:不做故障机理分析,先入为主地主观确定状态特征;做信息辨识和融合时不考虑信号特征.否则,故障机理分析不透,使得误判率高.故障机理分析方法：发现故障机理需要两个阶段:1掌握对象的结构和工作原理,了解故障状态,分析故障过程,确定故障原因.2进入故障机理的深层认识过程.*故障机理分析后的工作：1.分析并确定符合故障的种类2.依据划分的故障隔离诊断范围或子系统或独立单元3.设置故障检测系统4.选择故障监测手段和方法5.确定故障阈值6.选择故障数据存储方式7.建立维修保障制度状态识别由两个阶段组成:状态监测和状态分析. 状态监测和故障诊断的作用:1准确说明运行

10、列车当前处于正常状态还是异常状态2若有故障,则说明故障的部位和原因3根据故障信息或根据信息处理结果,预测故障的可能发展4提出控制故障的措施,防止和消除故障5提出车辆维修的合理方法和措施6对车辆的设计制造装配等提出改进意见,为设备全寿命现代化管理提供科学依据和建议状态监测与故障诊断的目标:1保证列车无故障,安全可靠的运行2保证列车发挥最大设计能力3能及时正确地对各种异常或故障作出诊断,并对必要的干预措施提供指导意见4通过性能评价,为优化设计,正确制造提供数据和信息.状态监测与故障诊断系统主要由状态信号检测,信号处理（特征提取）状态识别,监测与诊断决策.状态监测是在列车运行中，对特定的特征信号进行

11、检测、变换、记录、分析处理并显示、记录，是对列车进行故障诊断的基础工作。信号分析处理的目的是把获得的信息通过一定的方法进行变换处理，从不同角度提取最直观、最敏感、最有用的特征信息。通常设备的状态可分为正常状态、遗产状态和故障状态几种情况。*设备状态监测与故障诊断既有区别又有联系,二者统称为设备故障诊断,诊断是目的,监测是手段,监测是诊断的基础和前提,诊断是监测的最终结果.车辆的管理和维修方式的发展经历了3个阶段:事后维修方式,定期预防维修方式,视情维修.K故障诊断方法分类分类依据分类内容诊断对象旋转机械故障诊断；往复机械故障诊断；机械零件故障诊断；工程结构故障诊断；电气设备故障诊断诊断目的和要

12、求在线诊断和离线诊断；功能和运行；定期和连续；直接和简接；常规和特殊诊断手段振动诊断；声学；温度；强度；污染；光学；电参数；压力；金相诊断方法的完善度简易诊断；精密；系统综合识别故障模式统计识别诊断；函数识别；逻辑识别；模糊识别；灰色识别；神经网络三,振动监测故障诊断技术一个质点相对于基准位置的振荡运动,在某一周期时间后本身具有重复性,则称之为周期振动,其最简单的形式是简谐振动.振动周期定义为两个相邻的完全等同的运动状态间的时间间隔.常用描述振动的术语:1.振幅X 2.频率f 3.相位角4.振动位移5.振动速度6.振动加速度7.峰-峰值8.峰值9.平均值10.均方根值随机振动:振动质点(或物体

13、)经历不规则的振动周期并且本身从不精确地重复.随机振动信号无法用确定的时间函数来表达,需要用概率统计方法进行分析.自相关函数 总体相关函数振动信号的分析方法:可按信号处理方式的不同分为幅域分析,时域分析以及频域分析.无量纲指标系数:波形系数;峰值指标;脉冲指标;裕度指标;峭度指标.参数敏感性稳定性参数敏感性稳定性波形指标差好裕度指标好一般峰值指标一般一般峭度指标好差脉冲指标较好一般均方根值较差较好振动信号的时域分析:1相关分析:对于两个机械信号,可采用互相关函数来体现他们幅值间的相互依赖关系.2时序分析:时序分析方法就是从所研究的系统的运行数据出发,建立相应的数学模型,通过此模型中包含的设备状

14、态信息,进而确定设备的动态特征及预测其发展趋势.振动信号的频域分析:作为轨道车辆故障诊断中信号处理中最重要和最常用的分析方法。频域分析中常用的有幅值谱和功率谱,另外自回归谱也常用来作为必要的补充.幅值谱表示了振动的参数的幅值随频率分布的情况;功率谱表示了振动参量的能量随频率的分布;相应自回归谱为时序分析中自回归模型在频域的转换.通过频谱分析可以解决一下问题:1求得振动参量中的各个频率成分和频率分布的范围2求得振动参量各个频率成分的幅值大小或能量大小,从而得到影响设备状态的主要频率值及其对应的幅值大小.振动监测参数的选择:用设备的振动状态参数表征设备的运行情况,关键在于使所采集到的振动信号包含有

15、足够宽的频率范围内的设备振动特征,一般说来,020kHz的频率范围能大致覆盖机械设备的典型故障振动特征频率.在用来描述振动响应的3个参数(位移速度和加速度)中,最常用的是速度参数,其主要依据如下:1振动部件材料的疲劳与振动速度成正比2振动发生的能量与振动速度的平方成比例3人体的感觉程度一般与振动速度成比例4根据过去的经验标准值,大体上速度为一定.振动监测系统概述:根据监测原理的不同来分以下几种:1轨道电路中断时间法2振动监测法3CCD成像法4超声波检测法5应变片法6人工检测法等旋转机械:是指那些主要功能是由旋转动作来完成的机械,尤其是指转速较高的机械,转动部件指转子以及连接转子的联轴节,而非转

16、动部件则包括轴承外圈,轴承座,机壳,基础等.旋转机械的常见的故障:1)强度不足:1机械材料变质,零件尺寸变小,有机材料老化2零件尺寸减小减薄3应力变化产生破坏或疲劳损坏4工艺不合适造成局部缺陷.2)很多产生振动故障的表现形式是有较大的振动:1不平衡2对中不良3机组产生自激振动4工作介质引起振动.旋转速度的临界转速:当机组从低速慢慢提高，接近某一转速时，振幅会突然增大很多，机组没法继续工作，然而超过这个转速后，振幅降下来，继续平稳运转，这个速度就是临界转速。在一阶临界转速以下工作的转轴称为刚性轴,在一阶临界转速以上工作的转轴称为柔性轴.机组的临界转速是转子轴承系统的一种固有特征,由转子的结构,尺

17、寸,质量及其在轴间的分布情况等决定.转子质量不平衡的因素:1几何尺寸不同心,材料质量不均匀2安装时斜键,轴颈,轴承等不同心3水平放置过久或受热不均变形4物料填充不均匀5转子不均匀的冲蚀或腐蚀6固体杂质不均匀的沉积在转子上7零件与轴的配合过松8动平衡的方法不对.轴上裂纹的诊断:在机组静止时,可以用一切检查裂纹的手段(磁力探伤,荧光着色)来检查轴上是否有裂纹发生.转子的自动对中：当转子速度继续增大超过wc时，转子的振幅随着转速的增加而下降的现象。四 电子设备故障诊断技术主要由两方面的问题:1模拟电路故障诊断方法2模拟电路故障诊断技术概述:电路是具有一定功能的元件的组合,其中每个元件都有自己特定的作

18、用,假如某个元件发生了故障,那么电路的功能必将发生变化.电路功能的变化必然伴随着参数的变化.我们可以根据这些参数变化来判断故障的原因.一个完整系统元件故障诊断包括判断故障的部位、确定故障元件和类型。通常寻找故障的顺序：从输入到输出、从输出到输入、无规则、一分为二。模拟信号：某一时刻可取一定范围内的任意值的信号。目前最常用的模拟集成电路是运算放大器,他可用来实现信号放大,信号处理和波形产生等各种功能,从原理上讲,运算放大器是一个漂移特性良好的直流放大器.它的开环增益很高并且具有优良的共模抑制比.模拟信号是大小随时间连续变化的信号,相对于数字信号具有以下特点:1模拟电路的输入激励和输出响应都是连续

19、量,模拟电路中的故障模型比较复杂,难以进行简单的量化2模拟电路中的元器件参数具有”容差”3模拟电路中存在广泛的非线性问题4频率范围宽5量程范围宽故障诊断的主要困难:模拟电路的输入输出关系复杂；非线性模拟电路计算量大；元件有容差；测试复杂模拟电路诊断：利用在电路可及点上测得信息来确定故障元件的位置及其参数值，从而判断电路产品的好坏和进行必要的维修。电路故障诊断主要包含3方面的内容:电路故障检测,电路故障隔离,电路故障辨识.电路故障诊断方法分类:诊断目的：故障检测法、故障定位法、故障识别法；模拟形式：故障模拟法、元器件模拟法；模拟在测试过程的阶段可分为:测前模拟法和测后模拟法；电路性质：线性和非线

20、性，有源和无源；数学方法：证实法和概率法；激励信号类型：工作和仿真，单测和多测，单频和多频；测量的响应：直流法和交流法，暂态法和稳态法，电流法和电压法查明电路上否存在故障叫故障检测。发现故障后，确定故障的原因及明确当前故障的状态称作故障诊断（在线诊断和离线诊断）测前模拟法中的主要方法是故障字典法.测后模拟中的两类主要方法是:元件参数解法和故障预猜验证法.元件参数解法是通过解析分析,直接从网络响应与元件参数值之间的关系中求解出元件的实际参数值,此方法只通用于故障元件的位置已明确的场合.半导体器件失效机理大致的原因有:1设计问题引起的劣化2体内劣化机理3表面劣化机理4金属化系统劣化机理5封袋劣化机

21、理6使用问题引起的损坏.接触元件失效机理:所谓接触元件,就是用机械的压力使导体与导体之间彼此接触,并具有导通电流的功能元件总称,主要可分为继电器,连接器和开关.模拟电子电路故障诊断的测试技术,主要工作包括:检测点的选择,测试信号的确定和产生,被测对象输出响应的采集,处理,测试和诊断算法的实现,测试和诊断结果的自动显示和记录.不管查找电路故障的过程如何安排,所遵循的原则是相同的:通过逻辑判断和合理测试,不断缩小故障范围.方框图表明了各电路组所处的地位,有些维修说明书并没有给出方框图,就必须用电路图进行检修工作.电路测试的主要方法：从后向前，信号注入，一半分开，断开环路，隔开法，与已知正常电路比较

22、，查找故障电路最简单的方法之一就是将电路中的信号路径上的实际信号或波形与设备说明书给出的标准波形相比较,其实际方法通常称为信号跟踪法和信号替代法.信号跟踪法在进行信号跟踪时在一固定点上加入信号,然后用输入探头在测试点上逐点测量,所加信号可用外部仪器产生,也可利用设备中的正常信号.信号跟踪法和信号替代法在故障查找中常常同时用仪表或示波器监视输出,这是一种有效的方法.常用的回路电流测量方法有直接测量,间接测量和取样测量三种.电压测量判断法在模拟电子电路故障诊断中，是最基本、最有效、最主要的方法。普通晶闸管与可关断、双向晶闸管检测时的区别对待：电极判断；PN结特性测量；导通特性测量检测半导体器件注意

23、事项：检测大功率三极管时由于极间电阻小应使用万用表R×1或R×10；检测MOS场效应管时注意防止静电感应损坏器件；不能用数字万用表的电阻档检测二极管、三极管和集成电路数字电路故障诊断技术概论:当一个数字电路或系统在规定的工作条件下不能完成预定的功能时，该数字电路或系统被认为失效了有时故障不一定引起电路功能失效,故仅从输入和输出的逻辑函数关系是难以测试出是否有故障,因而称为冗余故障或不可测故障.另一类故障介于上述两者之间,这类故障称为随机故障,是一种动态故障.数字电路故障类型按故障存在是否影响其功能可分为可测故障,不可测故障和随机故障.从故障的因果关系可分为物理性故障和逻辑性

24、故障.在数字电路中，信号要么是高电平，要么是低电平。数字电路比模拟电路优点：信号只有两种状态出错机会少；容易被传输、存储和处理；传输后数据可以重新恢复；抗噪声干扰能力强数字电路故障可分为：逻辑和非逻辑；局部与分布；永久和暂时；固定电平；固定开路；桥接；电源数字集成电路常见故障：1.数字电路软故障：芯片的速度不好、驱动能力差，抗干扰能力差，热稳定性不好，芯片间匹配性差2.逻辑功能错（硬故障）：芯片击穿，电路故障3.其他故障：冒险，竞争，波形畸变，串音干扰，电源去耦不良，IC片子的瞬态故障，初态控制不良，传播延时造成同步时序出错数字电路故障基本检测技术：故障隔离、故障定位、应用电流示踪器检测数字电

25、路故障、数字IC芯片的检测技术：板体形芯片的”静态“检查、芯片逻辑功能的测量逻辑比较方法：对比相同的卡或板的相应芯片的工作、使用“背芯片”方法检测、使用逻辑比较器或在线测试仪、将芯片从板上取下进行比较板体形芯片的”静态”检查:目测和静态电阻的测量,即可以作为维修工作的”预备检查”,也可用来排除一些简单故障.芯片逻辑功能的测量:经过静态检查确认无短路或烧坏痕迹便可加电测试,逻辑监测是指用逻辑笔或示波器等工具检查芯片的输入信号的状态和输出状态,观察其逻辑关系与芯片原定义的功能是否相同.可编程控制器(PLC)的工作原理：采用扫描方式工作。当PLC加电后，首先进行初始化处理，包括清除I/O及内部辅助继

26、电器、复位所有定时器、检查I/O单元的连接等。开始运行后，串行地执行存储器中的程序，可分为如下四个阶段：公共处理阶段、执行外围设备命令阶段、程序执行阶段、输入、输出更新阶段。可编程序控制器(PLC)的组成:1中央处理单元(CPU)2存储器3输入/输出接口电路4编程器5电源部件6其他接口电路.可编程序控制器网络包括可编程控制器控制网络和可编程序控制器通讯网络。PLC在轨道交通行业的应用：一部分是车站部分，另一部分是车辆部分.典型的PLC网络，按照层次将连接对象分为三类：计算机与PLC、PLC与PLC、PLC主机与他的远程I/O单元，他们分别简称为上位连接、同位连接、下位连接。PLC控制系统的故障

27、诊断技术：宏观诊断、自诊断五 电气设备故障诊断技术低压电器常指工作在交流电压1200V和直流电压1500V及其以下的电器设备。手控开关常见故障:1开关手把转动失灵2开关的刀片或触头过热,甚至烧毁.自动开关常见故障:1手动操作时开关不能合闸2自动操作时开关不能合闸3开关的某相主触头不能闭合4失压脱扣器噪声大5失压脱扣器失灵,开关不能分闸6分励脱扣器失灵,开关不能分闸7主触头温升过高8辅助触头不能闭合9启动电动机时自动开关自动分闸10工作一段时间后自动开关自行分闸.为保证正常的运营秩序和尽快开通线路，一般选择切除故障源、维持运行。即使必须修复时也只能立即采用整体替换。自动开关按使用类型分选择型断路

28、器和非选择型断路器;按结构形式可分万能式和塑料外壳式两类.万能式又称框架式,它具有多种脱扣器,多种开关操作机构以及较多数量的辅助触点,塑壳式断路器又称装置式断路器,外壳是绝缘的塑料,内部结构紧凑,外部仅露出操作手柄,因而体积小,质量轻,价格低,以及使用安全.半导体脱扣器采用电子线路,对过电流的选择性实现三段式保护:过载长延时脱扣,短路短延时脱扣和特大短路瞬时脱扣.漏电开关常见故障:1漏电开关合闸后,按下实验按钮,开关不动作2漏电开关误动作3漏电开关动作特性不稳定4局部温升过高.漏电开关是自动开关的一种,它除了具有过流保护作用外,还兼有触电保护和漏电保护的功能,漏电开关按工作原理分有电压型漏电开

29、关和电流型漏电开关两种.电流型漏电开关分作电磁式和电子式两种,电子式漏电开关的灵敏度比电磁式漏电开关的灵敏度要高.电子式电流型漏电开关主要由感测环节,中间环节,执行环节和试验环节4部分组成.接触器常见故障及其原因:1吸不上或吸不足,且有振动和噪声2吸不上而又无振动和噪声3衔铁不释放或释放缓慢4线圈过热或烧毁5电触头熔焊6触头严重发热7触头经常性磨损8接触器相间短路9触头缺相运行10衔铁吸合时噪声大11接触器吸上马上又释放,反复不停地吸放.接触器是一种用来频繁地接通或切断负载的主电路和大容量的控制电路,便于实现远距离控制的自动切换电器,它具有手动电器不能实现的远距离操作功能及失压保护功能;虽不具

30、备自动开关能切断短路电流和过载保护功能,但它能频繁通断电路.接触器由电磁机构和触头组成,它按其线圈使用的工作电压类型分作直流接触器和交流接触器两类.工作原理：电磁机构的线圈通电后产生电磁吸力，使动铁芯吸和，从而带动动触头与静触头闭合，接通主电路；若干线圈断电后，线圈电磁吸力消失，在复位弹簧作用下，动铁芯释放使动静触头分离切断主电路继电器是根据输入量来换接执行机构的电器，有信号传递作用。常用的控制继电器有热继电器,时间继电器,速度继电器,中间继电器等。控制继电器(热继电器,时间继电器,速度继电器,中间继电器等):热继电器常见故障:1电动机烧坏而热继电器不动作2热继电器动作太快3动作不稳定,时快时

31、慢4热继电器主电路不通5热继电器控制电路不通中间继电器工作时，当线圈的端电压达到规定值，中间继电器便动作。中间继电器常见故障:中间继电器的触头容易产生虚接故障,原因是由于控制回路的接触电阻变化,使得电磁式继电器线圈两端的实际电压低于85%额定电压,从而使铁芯不能吸合,引起电路失控.时间继电器有两类：通电延时型和断电延时型。时间继电器种类常用的有电动机式和晶体管式等,常见故障:1产品实际延时值比标准值短或长2延时时间不稳定3只能实现短的延时,不能实现长的延时4只能长延时而不能短延时5不能延时电机调速系统及故障检测:电机调速可分为直流调速和交流调速.直流电机调速方案有三种:1改变电枢回路电阻2减少

32、磁通3改变电枢电压;交流电机调速方案有:1变频调速,即改变供电频率2改变转差率调速3变极调速,改变极对数.六 无损检测技术无损检测（NDT）是在不损害材料或构件的情况下，采用物理、化学等方法和手段，探测被检对象及表面的各种缺陷和物理性能。无损检测技术的用途:1探伤2测试3监控无损检测技术的分类:1射线检测2声和超声检测3电学和电磁检测4力学和光学检测5热力学方法6化学分析方法渗透检测的原理:由于渗透液的湿润作用和毛细现象进入在工件表面开口的缺陷,然后被吸附和显像.在实际渗透检测中，渗透液对工件表面的渗透作用如显像显像液吸出缺陷中渗透液的过程，本质上是毛细管现象，对于在表面开口的点状缺陷的渗透就

33、像渗透液在细管中的毛细作用。最常用的方法是色法检测和荧光法检测.光源：白光和黑光。产生毛细管现象的原因：液体对管壁的润湿作用和液体的张力磁粉检测的基本原理:将磁铁性材料的工件置于磁场中磁化，工件有磁感应线通过，而获得比磁场大数百倍感应磁场。对没有缺陷的工件,磁化后磁感应线均匀分布,当工件有缺陷时,就会在缺陷处发生磁感应线外泄现象,即产生漏磁通,形成一对局部磁极,工件表面和近表面的缺陷处的漏磁场能够聚集磁粉,达到观察缺陷的目的.磁粉监测的方法:1按磁化场的方向分有周向磁化和纵向磁化2按磁化电流性质分交流电磁化和直流电磁化3按磁化方法分直流通电法,局部磁化支杆法,心杆法,线圈法,磁轭法,复合磁化法

34、和旋转磁场法等.磁粉监测对工件的磁化方法有两种:1采用通电线圈或电磁铁对工件进行磁化2给工件通大电流进行磁化.磁粉监测的工艺路线和基本操作顺序:预处理-磁化-施加磁粉-观察-后处理磁粉监测可以采用连续法和剩磁法,缺陷显示通常有湿法和干法两种,通过磁粉监测的工件,总会有一定的剩磁,必须用交流电或直流电进行退磁.超声波：大于20000Hz 可闻声波：20Hz-20000Hz 次声波：小于20Hz超声波探伤按显示缺陷方式分:1A型显示型探伤仪(最广泛)2B型显示探伤仪3C型显示探伤仪4准三维显示技术A型显示在实际探伤时常用3种方法:脉冲回射法,穿透法,共振法.探伤仪的维护：不要插错电源、电源电压要稳

35、定、使用时间不宜过长、防止剧烈振动、避免电缆线和探头弯曲折断、注意工件温度、保持仪器清洁、长期不使用应定期通电、在温度为-10°c+40°c范围内七 无损检测技术在城轨上的应用应用在铁路上的无损检测技术主要有超声波检测、磁粉检测、涡流检测等。车轴:我国车辆用的车轴绝大多数是圆截面实心轴,高速列车常采用空心车轴车轴的组成部分及作用：1轴颈：安装轴承，负担车身质量，传递各方动、静载荷；2轮座：车轮与车轴配合部位，受力最大，最容易产生缺陷；3防尘板座：轴颈轮座的过渡部分，减小应力集中；4轴身：车轴中央，受力最小。车轴的无损检测方法:1磁粉监测法2超声波监测法（横波斜探头法一般选择

36、轴颈作为探测面，检测横裂纹）磁粉检测法能对轮轴表面和近表面的缺陷进行有效检测，对于发生在轮座镶入部的各种内部缺陷则常采用超声波检测法。超声波检测法常对横裂纹进行检测。车轮:包括踏面,轮缘,轮辋,辅板和轮毂等部分车轮踏面下横裂纹危险性最大。车轮的无损检测方法:1超声波监测法2电磁超声监测法3磁粉监测法滚动轴承无损检测:磁粉探伤机和振动监测法.滚动轴承一般由外圈,内圈,滚动体和保持架组成.电磁超声检测法区别于传统的超声波检测法的最大特点就是无需耦合剂，可以实现非接触式的自动检测。磁痕分为相关磁痕、非相关磁痕和假磁痕。非相关磁痕和假磁痕显示的均不是真正缺陷。八 转向架故障转向架的组成:构架,车轴,车

37、轮及轴箱装置和齿轮传动装置.转向架的作用：承载车体重量；便于通过曲线；提高车辆运行平稳性；便于检修；传递走行作用力；保证必要的粘着力和制动力；便于检修。 构架:分为动车构架和拖车构架.动车构架主体：2个测梁和1个横梁对接；拖车构架主体：2个测梁和1个横梁焊接。构架采用箱体设计全钢焊结构。组成:一系悬挂,二系悬挂和牵引装置构架主要功能:1安装转向架部件2传递牵引力,制动力和承担车体质量,以及传递各部件产生的作用力.一系悬挂主要功能：1定位轮对，连接轮对与构架；2传递牵引力和制动力；3缓冲牵引力和制动力冲击；4支撑构架与车体质量。牵引装置：在转向架与车体之间传递纵向力。城轨车辆普遍采用无摇枕牵引装

38、置。车轴的典型故障是疲劳裂纹.车轴裂纹分为纵向裂纹与横向裂纹两种,若裂纹与中心线夹角大于45度时,称为横裂纹.横裂纹的产生将减小车轴的有效横截面积，对车轴强度影响最大。车轴裂纹必须通过退轮后对车轴的电磁探伤才能发现,其中湿式磁粉过荧光粉探伤最有效,如果不退轮,则可使用超声波探伤仪进行探伤,现在大量采用超探工艺.由于地铁车辆在运用过程中，受到弯曲应力、剪切应力及压装应力的联合作用，容易在应力集中区域（主要包括车轴迷宫环座、轮座、齿轮座等部位）出现疲劳裂纹。车轮及轴箱装置结构及故障:车轮是将车辆的全部负载传递给钢轨的部件,因此车轮故障集中在踏面和轮缘上,较典型的车轮故障有:1踏面裂纹（热裂纹和疲劳

39、裂纹两种）2踏面剥离3踏面擦伤(最常见)4踏面沟状磨损5轮缘的非正常磨损故障分析，影响：1行车环境和自然因素2转向架、轮对在生产组装时的因素3行车过程中的摩擦因素4检查维修过程中的因素齿轮传动装置状态监控：常见故障有：1齿形误差2齿面均匀磨损3断齿4箱体共振5轴的弯曲6轴不平衡7轴向攒动8轴承疲劳剥离和点蚀.不平衡一般分为：静不平衡、偶不平衡、动不平衡不对中分为：平行不对中、角度不对中、混合不对中九 电气及控制系统故障电气部分故障主要有：主电路、控制电路、辅助电路、信息与监测电路、列车照明电路、辅助设备、车门控制电路、列车自动驾驶，主电路与控制电路的故障突出。主电路结构:供电系统,直流连接电路

40、,制动电阻电路,逆变电路,牵引电机轨道交通中的运行车辆是不带能源的动力设备。接触网分为接触轨和架空接触网。预充电作用是防止在主回路电路接通的瞬间，由于电流和压力的冲击而损坏主回路设备。供电系统原理：线路接通前先接通预充电接触器，由于预充电电阻的存在，减少了电路接通瞬间和电压的冲击，当主回路电压达到设定值后，线路接触器闭合、预充电接触器断开。逆变电路的作用是实现直流电与交流电的转换。牵引电路原理：受电弓从接触网取得15000V直流电，给电容充电，电容电压达到设定值后，线路接触器闭合、预充电接触器断开。逆变器将DC1500V转变为0-1050V交流电，输出到牵引电机实现启动、加速和电能到机械能的转

41、换。在列车设备还未遭到破坏前，将雷击产生的强大电流接地，从而起到保护乘客和设备的目的。制动原理：将三相交流牵引电动机变为三相交流发电机，将机械能转换为电能，输入到三项逆变器的交流端，此时的三相逆变器处于整流状态，将输入的交流电转化为直流电，由直流端通过受电弓输出到接触网上，向接触网供电，实现再生反馈制动。当不能进行再生反馈制动时，与制动电阻串联的制动GTO导通（在牵引状态下截止），将三相逆变器直流端输出的直流电能消耗在制动电阻上，转化为热能散发，实施电阻制动。列车可分为直流传动列车和交流传动列车。主电路常见故障：1制动电阻通风机故障与维修；2高速断路器故障与维修：原因有：列车超速、列车牵引系统存在故障、网压过压或欠压、线路过流、ATP系统存在故障（ATP系统引起高速断路器跳闸故障最常见）；3牵引电机故障与维修制动电阻通风机故障是在车辆临修过程中最常见的故障