T/CI 048-2023 地铁列车外观智能故障诊断与运维管理技术及应用指南

内容简介

本文件提供了在地铁列车外观智能故障诊断与运维管理技术及应用的术语和定义、典型故障模式分析、性能指标、数据采集技术、图像预处理技术、零部件定位技术、外观故障智能检测技术等相关内容的指南
本文件适用于在地铁列车外观故障检测的全生命周期健康检测与诊断研究、设计、技术路线，可作为地铁智能运维设计与研究的技术依据
地铁列车外观关键零部件及其故障模式4.3.1地铁列车外观关键零部件及其故障模式概述根据地铁列车关键零部件智能故障诊断与运维管理所面对的部件故障模式，可以将故障种类划分为简单目视即可判断异常的常规故障模式和需要测量才能够判断是否异常的磨损消耗类故障模式。4.3.2常规故障模式分析常规典型故障类型主要包括缺失类（MissingClass）、鼓包类（BulgeClass）、异物类（ForeignClass）、松动类（LossesClass）以及裂纹类（CrackClass）。在智能检修中各个项点的编码格式通常采用“所属故障类型_项点名称_项点编号”进行编码。下文将分别进行分析论述。缺失类故障是大部分列车检修时需要考虑的项目，列车上的部件包含大量的小零部件如插销、螺栓以及协同装置等，这些小零部件保障着大部件的整体运行稳定性，使其能够正常发挥功能作用。然而地铁列车长期频繁制动并运行在阴暗潮湿的高污环境中，其高频振动和部件老化极易导致零部件损坏缺失。零部件的缺失容易进一步导致部件整体功能不稳定甚至失效而引发安全事故，因此如何保证准确检测此类零部件是否缺失成为列车检修中急需解决的问题。鼓包类故障主要出现在地铁列车柔性部件上，此类部件往往作为一个调节装置保证列车运行中的稳定性与舒适性。如空气弹簧，它是工作原理是在密闭的压力气囊充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随载荷增减而变化，弹簧刚度可设计得较低，乘坐舒适性好。但空气弹簧悬架结构复杂，加上在列车行驶过程中需要根据运行状态频繁改变内部压强，频繁的气囊形变使得其像常见的汽车轮胎一样容易出现鼓包。一旦出现鼓包则空气弹簧随时有破裂风险，威胁着列车运行的平稳性。异物类故障主要出现在列车各类通风装置中，如牵引电阻与自动电阻通风的进出口。牵引设备是地铁列车运行时的动力设备，在刹车和加速运行中会产生大量的热量，这些热量不能及时排出极易引发动力设备起火。电阻及能源设备的起火轻则导致列车停运影响整个地铁线路运营，重则引起火灾导致人员财产损失。列车运行路线长、露天高架行驶线路增加，难免有各类异物落入轨道，列车行驶过程中容易带起异物，因此需要对散热通风进出口滤网设备进行常态化检修，保证没有异物阻塞风道。松动类故障主要指列车上的螺栓部件，一辆地铁列车上分布着超过20000个各类型号的螺栓，列车长时间高频振动极易使得螺栓出现松动甚至脱落。螺栓往往起着紧固件作用，螺栓的脱落极易导致其固定装置不稳甚至在运行过程中掉落，造成安全隐患。因此及时对松动螺栓进行修复，是列车日常检修中占时间最多的一项检查，也是实现地铁列车智能化检修的最大挑战。裂纹类故障是地铁列车上刚性部件和柔性部件都会出现的故障类型，如柔性部件空气弹簧，刚性部件夹钳弹簧、紧固件螺栓甚至箱体表面都有可能因为运行过程中受力不均匀以及老化出现裂纹。裂纹的出现预示着部件的工况转为危险状态，裂纹会随着时间不断扩大，导致空气弹簧发生破裂、弹簧断裂以及螺栓碎裂后脱落等，最终威胁列车安全行驶。