现代故障诊断技术就是采用检测技术装备，在设备不解体或运转的情况下，获取其有关技术信息，以判定设备技术状态是否处于良好、正常、劣化、故障的技术。
随着科学技术的发展，机车车辆、动车组装备故障诊断技术的应用范围越来越广泛，诊断技术本身的领域也非常宽广，近代已经发展成为一门独立的应用科学，因此，动车组故障诊断系统有着极为重要的作用。例如，通过故障诊断系统能够提高动车组运行的可靠性和安全性，为动车组维修提供重要的依据；可检测、显示、记录、存储和分析数据，同时可以为动车组的改进和发展提供依据。
（二）状态监测与故障诊断技术的内容
状态监测与设备故障诊断技术一般是指机械在不拆卸的情况下，用仪器、仪表获取有关参数和信息，并据此判断机械运行状态的技术手段。
设备状态监测与故障诊断的内容和流程主要包括信号检测、特征提取、状态识别、预报决策等关键环节，如图2.29所示。
图2.29 设备状态监测与故障诊断的内容和流程
1.信号检测
选择合理的监测对象和适当的传感器，对运行中机械的状态进行正确测试，获取状态信号。状态信号是设备异常或故障信息的载体，是否能够采集足够数量的客观反映诊断对象运行状况的状态信号，是故障诊断成功与否的关键。
2.特征提取
在机械运行过程中，一般故障信息常常混杂在背景噪声中。为了提高故障诊断的灵敏度和可靠性，必须采用信号处理技术，去除噪声干扰，提取有用故障信息，以突出故障特征。
3.状态识别
对反映机械故障特征的信息进行分析、比较和识别，判断机械运行中有无异常征兆，进行早期诊断。若发现故障，需判明故障位置和故障原因。
4.预报决策
经过判别，属于正常状态的可继续监视，重复以上流程；属于异常状态的，需进一步对机械异常或故障的原因、部位和危险程度进行评估，预测机械运行状态和发展趋势，提出控制措施和维修决策。
（三）机械设备故障诊断的分类
机械故障诊断的类型很多，可以概括为以下几方面：
1.功能诊断和运行诊断
功能诊断是针对新安装或刚维修后的机械，检查它们的运行工况和功能是否正常，并根据检测和判断的结果对其进行调整，如发动机安装或修理好后的检查。功能诊断的主要目的是观察机械能否达到规定的功能。
运行诊断是针对正常运行中的机械，监视其故障的发生和发展而进行的诊断。运行诊断的目的是发现正常工作中的机械是否发生异常现象，以便及早发现、及早排除故障。
2.定期诊断和连续诊断
定期诊断是指每隔一定时间间隔对工作状态下的机械进行常规检查和测量诊断。它不同于定期维修。定期维修是每隔一定的时间间隔，不管机械的状态如何，都要对机械进行维护修理，更换关键零部件。而定期诊断则是每隔一定的时间间隔对机械进行测量和诊断，若诊断中发现机械有故障时才进行修理。
连续诊断是采用仪器及计算机信号处理系统对机械的运行状态进行连续的监视或检测，因此，连续诊断又称连续监测、实时监测或实时诊断。
对于一台机械，究竟采用哪种诊断方法主要取决于下列因素：机械的关键程度、机械产生故障后对整个机械系统影响的严重程度、运行中机械性能下降的快慢、机械故障发生和发展的可预测性等。
3.直接诊断和间接诊断
直接诊断是直接确定关键零部件的状态，如轴承间隙、齿轮齿面磨损、轴或叶片的裂纹、腐蚀环境下管道的壁厚等。直接诊断迅速而且可靠，但往往受到机械结构和工作条件的限制而无法实现，一般仅用于机械中易于测量的部位。
间接诊断是利用机械产生的二次信息来间接判断机械中关键零部件的状态变化，如用润滑油的温升反映主轴承的磨损状态，用振动、噪声反映机械的工作状态等。由于二次信息属于综合诊断信息，因此，在间接诊断中可能出现伪警或漏检。
4.简易诊断和精密诊断
简易诊断是用比较简单的仪器、方法对机械总的运行状态进行诊断，给出正常或异常的判断，主要用于机械性能的监测、故障劣化趋势分析及早期发现故障等。
精密诊断是针对简易诊断中判断大概有异常的机械进行的专门的诊断，以进一步了解机械故障发生的部位、程度、原因，预测故障发展趋势。精密诊断需要较为精密的仪器才能进行。其主要目的是分析机械异常的类型、原因、危险程度，预测其今后的发展。
5.在线诊断和离线诊断
在线诊断是对现场正在运行中的机械进行实时诊断。离线诊断是记录现场测量的状态信号，此后再结合诊断对象的历史档案进一步分析和诊断。
（四）机械设备故障信息获取方法(www.xing528.com)
按照状态信号的物理特征，信息获取方法主要有以下几种：
1.振动检测
振动是机械运行过程中的重要信息。运行机械和静止机械的重要区别在于，运行过程中机械产生了振动，振动反映了机械的工作状态。振动检测以机器振动作为信息源，通过振动参数的变化特征判别机器的运行状态。
2.声学检测
以机械噪声、声阻、超声、声波、声发射为检测目标，通过分析声学信号强度与频率的变化特征判别机器的运行状态。
3.油液检测
机械中使用过的润滑油或冷却液中磨损残余物及其他杂质的性状、大小、数量、粒度分布及元素组成反映了机械零件在运行过程中的完好状态。可以通过检测油品的理化性能、铁谱分析、光谱分析等判别机器的运行状态。
4.温度检测
对于电机电器、电子设备等，可以在机器运行过程中以可观测的温度、温差、热图像等参数作为信息源，根据其变化特征判别机器的运行状态。
5.电气参数检测
对于输变电设备、电力电子设备、电工仪表等，可以在机器运行过程中，通过电流、电压、电阻、功率、电磁特性、绝缘特性等电气参数的变化特征判别机器的运行状态。
6.表面形貌检测
对于某些设备及零件的表面损伤，可以通过对其表面层显微组织、残余应力、裂纹变形、斑点、凹坑、色泽等表面形貌进行检查，研究变化特征，判别机器设备存在的故障及形成原因。
7.强度检测
对于载运工具和各种工程结构，可以通过对应力、应变、载荷、扭矩等强度参数进行检查判别机器的运行状态。
8.无损检测
通过射线、超声、磁粉、渗透、电涡流等无损检测方法，可以进行压延、铸锻件及焊缝缺陷检查、表面镀层和管壁厚度测定。
9.光学检测
以亮度、光谱和各种射线效应为检测目标。
10.压力检测
在机器运行过程中，以机械系统中的气体、液体压力作为信息源，检测压力参数的变化特征判别机器的运行状态。
（五）机械设备故障诊断的基本方法
机械设备故障诊断的基本方法主要有以下几种：
1.性能指标诊断法
机械的性能指标反映了机械的工作状态和工作性能，可用来判断机械的故障。机械性能测量包括整机性能测量和零部件性能测量。整机性能测量是测量机械的输出，如功率、转速等。零部件性能测量是测量关键零部件的性能，如应力、应变等。
2.频域诊断法
应用频谱分析技术，根据频谱特性变化，判别机器的运行状态及故障形成原因。
3.时域分析法
应用波形分析、时间序列分析、统计分析等时域分析法实现状态监测与故障诊断。
4.信息理论分析法
应用信息理论建立特性函数，根据机器运行过程中的变化进行状态分析与故障诊断。
5.人工智能方法
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