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哈尔滨铁路局科学技术研究所哈尔滨威克科技股份有限公司苏玉东2009.11红外线轴温探测系统培训教程主要内容工作原理设备介绍故障自检典型热轴案例热轴波形分析影响热轴的因素全路的热轴概况红外线轴温探测系统自应用以来，发现了大量的轴承故障，避免了多起燃轴切轴事故。全路目前探测站共4811台，其中哈科所2430台，康拓公司1506台，科峰公司788台，哈曼87台。2008年7月至2009年6月，探测列车73017980列，2612619897辆，10436799950轴。预报强激热热轴4808次，拦停1509次，甩车945次，换轮775次上电初始化检查初始化复位类型，是刚上电吗？置异常复位标记置上电复位标记与上位机通信是正向来车吗？收到开机中断计轴，测轴距，测速，车号信息采集，轴温信号采集是否收到正常的磁钢中断信号并完成正常采集过程？辆数匹配判滚滑幅值计算车号信息重签、错签处理，标签定位形成过车报文存车、存目录通信YNYNYN一、工作原理：探头探测角度一、工作原理：外探角度一、工作原理：内探角度工作原理：双探角度一、工作原理：轴温波形的采集首先扫描车底架5～6个点，扫描轴承轴径15～16个点，接着扫描车底架9～13点标准的货车滚动轴承波形大致上左右对称，①～②前沿部分大约为1至3点，⑤～⑥尾部大约为3至5点，③～④为波形平顶属轴承热区部分工作原理：采集到的波形一、工作原理探测无论内探还是外探，通常采用沿着列车运行方向探测，即探测位置是轴承的背风面，而非迎风面。这样做的原因主要有：1）轴承的背风面，温度比较稳定，受到车速风速的影响较小，温度较高。2）车上坠物的影响较小。当然，迎着列车运行方向探测，在技术上也是可以实现的。如在青藏线有些探测站就是采用的单个探测站双向探测。热轴判别热轴判别在上位机进行。上位机收到探测站的过车报文后，根据轴温信息进行热轴判别。判别方法：分货车模型、客车模型、动车模型、特种车模型选取全列前五大值参与热轴判别。大值模型坎值模型比值模型绝对值模型跟踪模型多轴车模型一、工作原理：THDS、红外线测温仪对比THDS（红外线轴温探测系统）专门为铁路车辆热轴探测设计能够对车速360km/h及以下车速的车辆进行轴温探测在强振动、强电气干扰、潮湿、粉尘、高低温等各种露天环境下能够持续地正常工作适应环境温度范围通常为-50℃~60℃除检修外，不间断连续工作。能够智能判别热轴（含轴承温度，热轴发生位置等）自动计轴、计辆、测速能够联网工作，智能跟踪，集中预报。需要专业人员操作和维护红外线测温仪（点温枪）适用静态或低速的测温非持续工作恶劣工作环境会有影响操作简单一、工作原理：红外线基础在大气中，各种气体吸收较弱的区域形成三个大气窗口：2.1～2.5µm、3～5µm（光子探头）、8～14µm（热敏探头），在这三个窗口中，红外线在大气中传输的衰减较小。由于物体的温度与其红外线辐射能量有关，利用能够将红外线辐射转换为其它信号的红外线传感器，能够以非接触的方式测量物体的温度。红外线测温具有非接触性、灵敏度高、检测速度快的优点，但也有材料、制造成本高，以及难以精确测量物体某一点确切的温度值的不足之处。一、工作原理：红外线探头红外线探头是将红外辐射转换为电压信号的传感器。按照红外探测器件的种类区分，红外探头可分为热敏电阻探头和光子探头两种，探测器件分别为热敏电阻和碲镉汞；按照放大电路的种类区分，红外探头可分为直流探头和调制探头两种。红外探头的类型红外探测器件放大电路类型校零挡板调制盘直流放大热敏电阻探头热敏电阻直流放大有无调制型热敏电阻探头热敏电阻交流放大无有直流放大光子探头碲镉汞直流放大有无调制型光子探头碲镉汞交流放大无有热敏探头三、设备介绍（特点、技术指标）威克公司生产的在用红外线设备分为HTK-391、HTK-499和THDS-A三种型号。HTK-391型，探测站主机采用8088CPU，探头：热敏探头（1991年定型）HTK-499，探测站采用嵌入式586主机板，加装车号跟踪装置，探头：光子探头（1999年定型）。THDS-A型，探测站主机采用工控机。全息采集，探头采用双探（2007年定型）。威克公司的各种型号的设备都是向下兼容的。如：新的监测站程序兼用所有型号的探测站。所有旧型号的功能在新型号上都有实现。HTK-391探测站构成探测站室内部分连接电缆室外探头箱电源防雷箱通讯防雷箱机柜探头电缆控制电缆磁钢电缆开机磁钢开门磁钢关门磁钢保护门总成箱温传感器直流探测器车轮信号传感器风机直流电源箱主机箱温控箱室外部分无线发射机UPSHTK-391室外设备普通探头箱和防雪探头箱391室内设备机柜交流电源箱直流电源箱主机箱无线发射机温控箱HTK-391设备特点HTK-391型红外线设备是在前代机型成功的经验上运用先进的微机技术，从单点式探测发展到区间联网监测，集中预报的先进管理模式。探测站探头测得的轴温信息由探测站主机贮存、处理后，经铁路通信信道传输至路局监测站，对热轴进行跟踪，发现热轴，通知有关部门拦停列车并对热轴进行检查处理。该机型采用直流定量探头，采用热敏电阻材料作为温度敏感元件，响应速度快，适应车速为5～160Km/h。HTK-391探测系统由探测站主机、探头、和中央处理系统三大部份组成。沿线每隔30km设置探测站一处。探测站主机是STD总线专用计算机，探测站信息处理采用8088微处理器。HTK-391技术指标自动探测蒸气、内燃和电力机车牵引的货、客车辆所发生的热轴故障；自动测速（显示最高、最低、平均速度）；自动分级判别热轴故障和跟踪热轴；自动显示轴箱温度；探测站信息传输采用有线音频二线方式或网络信息传输；自动检测探测站电源、磁钢、探头、环温箱、保护门等12类故障，并保留当前100个故障纪录；自动补偿校正设备增益和灵敏度，以适应环境温度和车速的变化；探测站能够存储当前通过的240列列车的探测信息；探测信息在一分钟内传送至监测中心；检测车信息传输采用地面无线自动方式；HTK-499探测站构成探测站室内部分连接电缆室外探头箱电源防雷箱通讯防雷箱机柜探头电缆控制电缆磁钢电缆开机磁钢开门磁钢关门磁钢热靶总成保护门总成箱温传感器光子探测器车轮传感器风机直流电源箱主机箱光子控制箱温控箱室外部分无线发射机车号RF箱UPSHTK-499室内设备机柜直流电源箱主机箱光子控制箱温控箱无线发射机车号RF箱主机箱内的模板及功能STD总线磁钢板开机开门关门RS232打印口主机板探头板控制板串口板数传板Reda卡左下右下左上右上保护门校零探风RS232接口通信线天线HTK-499室外设备HTK-499设备特点HTK-499型红外热轴探测系统是为适应我国铁路提速需求而研制的新一代探测设备。不但继承了早期红外线轴温探测系统探测站的所有优点，而且还有巨大的提高，完善了热轴报警的自动化和智能化,是红外线轴温探测系统的一次飞越，极大地提高了红外线轴温预报的兑现率，更有效地保障列车安全、高效的运行。通过配套红外线智能跟踪装置，HTK-499红外热轴探测系统可实现根据不同车型的热轴智能判别。轴温传感器为高速直流光子探头。该探测器采用先进的碲镉汞(HgCdTe)材料作为温度敏感元件，响应速度快，适应车速为5～360Km/h，满足列车提速的要求；元件真空充氮密封，三级半导体制冷，性能稳定；探测器采用低噪声自稳零直流放大电路，实现定量探测。另外该系统还增加了新研发的光子自适应系统，通过自适应可控恒温热源，可对光子探头采集精度进行自动调整，确保轴温采集的准确性。通过全路联网，实现全路车辆信息轴温共享。HTK-499技术指标系统是完全自动的无人操作自动定量测量轴箱的温度自动判别列车（上、下行）运行方向自动识别和排除机车自动测速自动识别客、货车辆自动计轴、计辆系统内置故障自检系统,监测提示系统故障系统不受通过列车或机车的电磁干扰(EMI)的影响自动识别滚动轴承和滑动轴承自动探测蒸汽、内燃和电力机车牵引区段内运行的各种（含客、货）车辆的热轴故障，并按微热、强热、激热分级预报。适应列车运行速度5～360KM/H。存储120列车的探测数据。利用传输线与上位机直接通话。系统提供与其它检测设备的接口,如垂下品、热轮等可扩展车号识别进行热轴准确跟踪光子探头1钢轨卡具2光子探头传感器滤光镜片3热靶总成4探头箱下箱体5控制电缆6上盖控制电缆7保护门总成8箱温传感器（AD590）9光子探头10探头电缆11风机12上箱体THDS-A统型机设备构成轨边设备室内设备统型机探头箱统型机探测站轨边设备轨边设备红外轴温箱扫描器（内装探头）卡轨器过轨管组件车轮传感器（简称磁头）环境温度传感器分线箱AEI天线统型机探测站室内设备室内设备构成室内设备包括电源防雷箱、通道防雷箱、UPS不间断电源、探测站机柜等。探测站机柜主要有主机箱（工控机）、键盘显示箱、控制箱、车号箱、电源箱、远程管理箱等部分组成。主机箱主机箱为19英寸4U机箱的工业控制机，包括操作键盘和17寸显示器。机箱扩展插槽有高性能的AD采集卡、数字IO卡和通信扩展卡。控制箱THDS-A型控制箱是一种适用于统型机，采用欧式总线、前插板方式的控制箱。系统检测及控制电路模板都装在此控制箱内，它是红外线系统的核心部位。前放箱前放箱采用总线的形式实现电路板和电路板之间、电路板和外线之间的信号交换。总线分为左右两个区域，左边是信号总线区，右边是功率总线区，两区分别采用不同的接插件一适应不同的要求。控制箱内包括磁头信号处理板、温度信号调理板、模拟信号调理板、制冷温度控制板、探头较零板和功率控制板。每个板上设有指示灯、测试孔、合操作按钮。电源系统电源箱为19英寸4U机箱，分别为上下行两个方向的控制箱提供电源。电源箱前面板：提供上下行两套电源的指示及检测端子，面板上附有上下行电源显示板。电源箱后面板：提供上下行两套电源的输出端子，两套电源配有各自的电源开关。统型机设备特点THDS-A设备对现有设备技术状况和运用情况的总结，在新一代设备中采用了新的技术和工艺。THDS-A型系统探测站设备在系统的可靠性、易用性、维护的方便性上有很大的提高。轨边设备的特点：轨边设备结构紧凑。安装时不用拨枕木、不用深挖道渣，便于轨边设备的快速安装。卡轨器离渣较高，排除了道渣挤压影响，提高安装的一致性和探测角度的准确性。轨边设备个机构部件设计精巧，具有探头的快速安装、快速更换的特点，适应了列车提速对轨边作业的新要求，方便了提速干线设备的维护。具有很好的兼容性。电缆布线设计时，充分考虑了兼容性，可以兼容各厂家的探头，磁头、板件等。轴温探头安装卡具，具有快装快拆的功能。轴箱扫描器具有自动扫雪、融雪功能。适应冬季气候列车探测的影响统型机设备特点室内设备是探测站的核心，在设计时要求在实现基本功能外，着重考虑了可靠性、稳定性、维护的方便性等，具有以下特点：高性能，充分满足了系统功能对硬件的要求采用高速采集卡，为系统对列车运行的各重要参数实现全息采集提供了强大的采集、信息处理平台。高速处理器、大容量存储器的运用，保证了探测站可以实现对高速运行列车动态信息的采集。列车信息包括车速、车号、轴温等，为更准确测温、准确预报、提高兑现率，必须有更丰富的列车信息为基础，通过对大量基础信息的分析处理，更准确把握列车轴温的变化规律，正确预报热轴。出有探测站设备由于当时技术水平的原因，主计算机的处理比较小，数据存储容量也较小，无法对列车信息进行全方位的采集、存储和处理，已经不能满足新的要求。主计算机采用标准的工控机，性能稳定，功能强大。配备键盘显示器，具有良好的人机界面，方便操作。采用高速通信接口，为列车信息的快速传输、快速反应、快速处理提高基础。统型机设备特点远程管理和维护。现有设备由于没有远程维护的功能，使得探测站软件升级、故障判断、故障处理工作必须