北京唐智科技发展有限公司首席专家唐德尧

 

　　11月4日凌晨2点，墨西哥通信和交通部宣布，中国铁建牵头的国际联合体中标墨西哥城至克雷塔罗高速铁路项目。这是中国企业在海外承建首条时速300公里高铁，该条高铁列车控制系统等核心技术均采用中国高铁成套技术，也是中国铁建继承建土耳其安伊高铁之后，在海外建设的又一条高铁项目。

 

　　作为美洲第一条时速将达300公里的高铁，它对周边国家具有极大的示范效应。据了解，巴西等国家正在规划高速铁路。

 

　　目前中国铁建国际业务遍及77个国家和地区，2014年前三季度海外新签合同额1146.664亿元，占新签合同额的20.30%，同比增长243.99%。

 

　　招标公开信息显示，高铁通车后两地汽车交通量将减少30%，直接增加就业人口愈2万，间接增加就业人口4万，每年减少交通事故600起，减少碳排量95000吨。

 

　　可见：减少交通事故，提高安全指数，是建设高铁的重要目标。

 

　　唐智科技作为我国铁路和轨道交通领域安全监测的首要承担者，分外关注为中国高铁走出去保驾护航的民族责任。

 

　　当然，这个事情的鼓舞告一段落，刚才我们北车李总裁，所提供的报告给我们更多的鼓舞。我们看到在墨西哥的招标指标里边有一个内容，就是每年要减少交通事故600起。这就意味着减少交通事故提高安全指数是建设高铁的重要目标。我们唐智科技是做故障诊断和安全保障的。所以我们有一份历史责任，来助推中国高铁走向世界，为它保驾护航。

 

　　2006年，在北京召开了一次国际轨道交通安全研讨会。这是当时的新闻报道。它的主题是：“科技保安全与装备保安全。”而且我在会上还作为峰会的嘉宾，现场回答问题，因为我们做安全工作的嘛。由此，我提出一种认识，就是我们有必要从历史和人生的角度，来探索现实装备与理想装备之间的差距，以及故障诊断装置必要性这方面问题。因为这方面有两种主张，一种是理想主义的引导，它历来主张是装备保安全，把车造好，没有故障不需要诊断，这是一种理想的要求。但是如果我们关注当前的认识水平和意识所达到的问题，就会发生失误。

 

　　事例：10年前，我们在成果建立的时候，有装备方面的领导提出装备保安全不需要诊断这个概念。事实根本就是片面的，因为当时轴温报警器测温度，它全部下马。代替我们新技术提出来，这种Jk00430装备。这个装备家装，保证了我们国家从第五次提速开始至今提速的安全。因为车是老的，你要提速会带来新的问题，必不可免出现故障，怎么办，及时发现，及时修理，及时维护，来防止他在线上运行过程中出现这样那样的意外。

 

　　五年前又出现一个反复，因为我们国家机车领域出现了和谐号，某些领导又认为这个技术非常先进，因此，又不需要故障诊断，在车上装载保险丝熔断器就够了。历史又一次证明这是错误了。现在我们到现在统计为止，家装新的诊断系统已经达到5000台。为什么呢？因为新的和谐机车有新的故障特征，和新的顾虑，你不是用一个温度检测就能取代的。原来盲目的上温度检测造成大量浪费，而现在全部又被我们新的诊断装备取代了。我们提出一个这样的命题，科技保安全与装备保安全的途径、效果和前瞻性的问题。我们认为设备一旦制造完成，它就成为一种自然事物，不管你在心理上怎么样想象它，希望它，它只按自然规律运行，而我们人类对自然规律的认识，包括自己制造的装备都是有限的。

 

　　有一位诺贝尔得主叫海森堡，他有这样一句话，他说我们所观察到的并不是自然的本身，而是因我们的提问所结识的自然。从这个意义上说，故障机体诊断是改进装备的重要认识途径。

 

　　老例子：歼-6飞机我们国家现在不用了，当初有大量卖到国外去，这些国家又请另外一些比较工业发达的国家，对我们新飞机进行分析研究，找它实际有什么缺陷，对新飞机进行修改，居然用起来比我们国内飞机效绩还要好得多。英国进口的某种极型，俄罗斯进口的先进机型等等，都有这样的案例。说明如果我们如果能用这种思维，对我们的装备加强认识，就能够为装备保安全提供一种参考途径。

 

　　我在此之前写了两本专著，我记得2006年的时候，我们在天佑那里开会，我送给大家过第一本，这天早晨3点钟才到，所以没有条件再带第二本专著给大家指导。

 

　　在这本专著里我提出了大量的防止故障多发的研究故障内因的，为什么说发生故障这样一些对策。现在这些对策要用到我们装备上去还有时日，怎么办，我想技术事业部政策纲要里面提出一个加强设备安全管理工作，在项目的规划实际施工环节上严格执行国家颁布的强制性标准，要确保安全实施的同步投入，实际和建设，保障安全的投入。从这个意义上讲，我十年来做的就是这样一项工作。为安全保证提供一种保障装备。也成为我们目前国内轨道交通安全保证一个重要手段。

 

　　比如说在大型机械领域驾驶员有一个权利，没有我们装备在车上他不开车，变成这样一个状态。因为交通安全责任重于泰山。车轮子这部分是重中之重。刚才我们唐山的同志们提出了关于故障诊断实时性的问题，我心里很感动。我们制造商们已经高度重视这个问题了。

 

　　自动诊断，发现确认表面没有问题的里面有空洞。比如说发现了齿轮故障，未及时进行维修，发生崩轮这样的现象。还有齿轮的连接轮胎松动，还有比如说机器右连杆的损伤等等。特别我们在铁路的轴传轴承上面发现的故障是大量的。比如说这里发生了报警，此类的故障大量发生，我之所以把这个故障案例多列一点给大家看，是要为我下边讲的高铁问题埋下附笔。这是关于轴承里边的滚动体破损。这些都能够在运行过程中就像刚才唐山的同学们所说的一样，加强这样一件事。在现场发现问题就能提前预警。防止它发生重大的故障。

 

　　今年我们在地铁和城轨交通安保领域又做出了重大推进，取得了丰硕的成果，比如说北京的2号线。国外的厂商自己的检测设备说没有故障，用我们的检测发现了这些问题，并且防止它扩展成重大事故。这种故障类型是形形色色的，但是它可以在故障诊断的领域建立起规律性的东西来，从而可以实现预先防范。又比如说我们在2013年的时候，在上、广、深，地铁的建设中接连发现400多台电动机它的轴承出现严重故障，要求予以更换。这是故障的损害部件，比如说滚动体，全部像月球上陨石坑一样。甚至于说一辆车的四条轴，四个电动机没有一个能幸免。还有在我们报警之后，由于工作上已经没有那么多废品来赔偿了。要求延缓更换速度，发生所谓放炮，电动机爆炸。这种问题虽然被检测出来了，我们不希望它今后继续发生要我们检测出来。因此我们也提出许多对策。

 

　　像刚才说的这些问题，在我们高铁领域有没有，网上有这样一个报道说，高铁抛锚，乘客空中百度可能是轴承问题，这话真不真？我们刚才说到了对于机车它的轴承如果产生故障，我们检测装置在线能发出警报。

 

　　现在我请下边轴承复审，大家觉得如果用机车类装置来诊断它，应该说十拿九稳，不是说十拿九稳，是十拿十稳。然而这个轴承就发生在高铁上，是我们某高铁在运行过程中由人工听到了信息而检测到的。为了解决这样一个问题，路上车载的工程师要求了两次中途停车，由此引起了两列高铁的晚点。而本列高铁中间出现了清客换车。这个对于这种事故应该说对我们高铁的形象影响是很大的。

 

　　这个轴承是什么样一回事呢，为了检测这个轴承状态，有四种车上路边的，一些设备检测它。框里所指的没有发现问题，没有发现问题，没有发现问题，没有发现问题。最后换车以后那位工程师坚持要把这个转向架卸下来，而且把那条轴拿下来，用人工的方法来判断一下是不是出现了异常，最后是人工手查确定某一个轴某一个轴承出现了重大问题，分解就是我们刚才照片上看到的案例。

 

　　想想，如果说在高铁上把机车那种诊断意识引进去，这样不至于造成中途晚点和中途停车换车，把事故消灭在维修之中了。那不是对我们高铁形象有更好作用，安全保证有更好的效果吗。

 

　　最近网上报道了关于进口车大量出现故障的问题，已经两次更改齿轮型号，还照样发生。这是网上文章。我把这一段摘录来给大家看。

 

　　大家注意红的就是出现故障的，45+100+7+16，还有100多以上。它的问题是什么呢？严重到大多数的滚动轴承下架，滚动轴磨成鹅卵石，掉到水温箱里面，打得稀烂。像这样的问题，我想不是供货商所希望的，更不是我们运营的部门所希望的。

 

　　这样问题我做了一下调研，这个车发现齿轮崩齿，而这样的案例在我们之前是绝不会出现危险的，因为它会自动发现自动报经。

 

　　为了解决这些安全问题，沈阳铁路局高度重视，愿同我们公司跟他们一块进行诊断研究，这是在装车，这是我们工作人员在编写软件，进行数据分析。

 

　　在这个过程中我有许多发现，还有一些思考，现在机车、地铁普遍存在的轴承、齿轮、车轴、轴系构架弹床等这些问题在高铁上也普遍存在。这是第一个问题。和谐机车侧重是装备保安全，而不要诊断。现在因为故障多发，来保障它的安全，也就是用科技保安全。某些机车在出口的时候，就加装了我们的安保系统取得了相当好的效果。动车高铁现有的监测系数不可能可靠的保安全。

 

　　刚才我们列举了四种地面检测手段，没有及时发现那个轴承的问题，实施科技保安全，高铁走出去更应该用科技保安全。同时我们认为故障诊断特别是我们提出来的故障机理诊断，是认识故障的内因。

 

　　关于齿轮的问题做一点报告，齿轮不可避免存在振动，这是客观规律，问题是如果在小范围的变速，齿轮振动是基本不变，如果这个振动突然变得很大，那必定是另有一种共振因素在与它同步。所以通过这种方法，我们在高铁上做了这样的检测，检测的结果简单说吧，整个数据处理下来，发现某齿轮上出现了一个934次的共振频率。而这个是由齿轮振动所引发的。具体表现，我们的齿轮运转一圈出现了27个小齿的冲击，还有两次地频振动，这是由时间钢度引起的，这种现象最终表现成如果这个车在99公里的车速运行的时候，就会发生593赫兹的共振。同时又检测第一个齿轮箱。它这有所区别，它的频率有变化。也就是在97公里的时候，578次的共振。

 

　　我们又用另一种方法来检测发现这个齿轮箱在车速达到比较高的车速，这种车型比较常用的车速143公里的时候，出现了又一个共振频率。这些我预计是设计者原来未曾料想到的。以至于很可能380公里那个也存在同样的问题。我们又用另一种手段来侦查，发现它还存在另一种共振频率，就是说1070多转的车速，180公里的时候，出现了另一种共振频率。对他们进行统计，大体上得出也许一个结果，大家看。第一个578到585这一共振频率，它既可以有90多公里的运行速度，有齿轮啮合振动所击发。也可以在180公里的运行车速由轴承的外环振动所激发。而这样的激发因素还有三种，这就提出一个问题，这个频率是由齿轮的结构共振所存在的。有两种车共振频率分别在99和143公里的时候出现。如果我们在运行的过程中，能够针对这一点对于出现大振动的共振点，它这个车速就能够保证安全。这一点上在其他领域是经常采用的。也就说一个运转系统不是任何转速都能安全使用。而只有某些转速比较大的范围能够安全使用。另一些某些个转速是不能使用的，它不能引起共振。我们高铁目前有没有这样运行机制说，识别到自己有哪些风险点要回避，从而采取手段来回避它。

 

　　外环振动引起的齿轮共振，平时没有共振时候，那个外环只有0.1个G，而到齿轮共振的时候能达到5个G到10个G，这个齿轮共振放大了100倍，这样一个因素对齿轮箱本身产生强大的破坏作用。我们如果说裂变车速采取科学的运行方式，就可以回避共振保证齿轮箱延长它的寿命。

 

　　所说齿轮箱的故障，保持下破碎，滚子越容易变形，散落在齿轮箱内，甚至齿轮箱内部布满杂质，大小齿轮都被刮碰、破碎，像这样的问题我们绝对不应该在我们出口车上出现。我们应该采取手段防止它。

 

　　网上报道说，研制了一种比国外更高的齿轮箱。我相信国外厂商供我们车轮箱的时候，他也是做过实验，认为是非常好的，所以这么大胆卖到中国来。对于它故障机理是否认识得充分，还需要经过实验考核。我们要引进科技保安全手段来保证我们的装备运行的可靠性，这是势在必行的。因为关于这方面的机理，我们不再详细解释。如果说大家有兴趣我们可以在会后进行讨论。

 

　　有一位铁道部安全司的领导跟我说，科技保安全的手段，多一点就比少一点好，用国际领先的领先现代技术，比传统经典保险丝、温度测量要好！

 

　　我们正在对动车、高铁进行故障诊断和安全保障的技术研究。某铁路局已经决定于12月对早期交付运营的高铁上加装Jk14470诊断系统。

 

　　人类对于自己设计的装备的认识是有限的。故障机理诊断是装备设计师有益的提问和认识手段。

 

　　爱因斯坦说：提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性、从新的角度来看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。

 

　　刘友梅院士在审查我们的技术进步时指出：他说故障机理诊断促成了装备可靠性和诊断依据革命，是对实际自然规律的提炼，是从机械顶层实际角度出发，动态可靠性控制，可通过表征向内涵推理的过程诊断和源头诊断。这种鼓舞，使得我虽然70岁了我还继续干下去，要为中国高铁走出去做好保驾护航的工作，尽我绵薄的力量，为中国的腾飞做出贡献。