关于红外线轴温探测系统对当前车辆设备安全监测的讨论--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

关于红外线轴温探测系统对当前车辆设备安全监测的讨论

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：李靖

[导读] 摘要：随着铁路系统对车辆设备探测精度和探测类型多样化的要求，红外线轴温探测技术在车辆动态监测方面的应用要求逐步提高。

        中国铁路兰州局集团有限公司嘉峪关车辆段甘肃嘉峪关 735100
        摘要：随着铁路系统对车辆设备探测精度和探测类型多样化的要求，红外线轴温探测技术在车辆动态监测方面的应用要求逐步提高。
        红外线轴温探测系统通过对列车底部部件图像、温度分布状态、运行噪声等参数的监测，实现对车辆轴承、轮对、转向架、制动装置、钩缓等大部件的数据分析，判断故障及故障隐患。实时上传过车状态，对影响行车安全的部件异常状态及时报警，所有监测数据存储至云服务器。
        红外线轴温探测系统主要由设备适用于铁路货运和客运运行列车车辆的地对车安全监测，将列车车辆故障提前预判及预警，并为中国铁路系统安全运行提供了重要的安全保障。但是在列车运行中，仍有部分故障不能发现，部分部位无法实现机械自动化探测和预警。
        红外线轴温探测探测系统一个突出特点是利用红外线轴温探测技术实时探测列车走行架等关键部件的工作温度状态，实现所见即所得，温度分布可视化效果展示探测结果，使探测结果更准确、直观。同时，红外线轴温探测技术的探测范围和精度可保证设备对温度探测的准确性。
        红外线轴温探测探测方式将是对现有探测系统的一个补充，特别是对当前THDS设备，将弥补现有红外线测温方式探测范围窄、测温精度受环境影响大的局限。在列车大提速的背景下，进一步确保机车车辆运行的安全性，提高与温度因素相关机车车辆部位故障的预警预判具有深远的意义。
        关键词：红外线轴温探测；车辆运行安全监测；安全性
        一、车辆运行安全监测概况
        铁路作为国民经济的支柱型产业，国家需要铁路部门进一步挖潜提效，扩大再生产，解决铁路运力制约国民经济发展的瓶颈问题。依靠传统的停车作业检查方式已经无法适应运输形势的发展要求，无法解决安全与效率之间的矛盾。为此，铁路相关单位，通过采用地对车、车对车等先进的动态监测技术，充分利用智能化、网络化和信息化手段，建立了全路性的5T系统。在铁路沿线各车站安装5T系统，实现地面设备对车辆运行安全的动态检测、数据采集、实时上传，能够有效对列车故障进行预告防范，确保了列车安全运行。
        二、当前车辆运行安全监测手段
        现有的5T系统包括车辆轴温智能探测系统（THDS）、车辆运行品质动态监测系统（TPDS）、车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统（TADS）、货车故障动态图像检测系统（TFDS）和客车运行安全监控系统（TCDS）。其中，THDS通过轨边的红外探测器，动态监测列车轴承温度，发现热轴故障，并通过智能跟踪装置，实现热轴精确跟踪和预报，强化了燃切轴事故防范能力；TPDS利用安装在正线上的测试平台，动态监测通过列车轮轨相互作用连续的垂直力和横向力，并在联网分析处理的基础上，识别车辆运行状态，同时还可监测车轮踏面损伤和车辆超偏载状态。通过对报警车的追踪和处理，重点防范列车脱轨事故发生；TADS通过轨边声学诊断装置，实时在线监测运行车辆轴承故障，将燃切轴事故的防范关口提前；TFDS利用轨边高速摄像技术，实时在线监测通过客货动车，采用图像智能识别技术和人机结合的方式判别车辆隐蔽和常见故障，实现列检作业革命性变革，极大地提高了列检作业质量和效率，改善了列车运输安全性；TCDS利用车载安全监测装置，对客车制动装置、转向架、客车供电系统以及轴温报警器、电子防滑器、车门等设备的安全隐患进行实时监测，并通过车地无线传输，实现客车运行安全全程监控。
        三、车辆轴温智能探测系统（THDS）发展及问题
        （1）车辆轴温智能探测系统（THDS）概况
        红外线轴温探测系统经过多年的发展，己趋于成熟，在防止车辆燃、切轴方面起到了关键性的作用。利用红外线技术设计出的红外线探头，安装于轨边，对通过车辆的每个轴承温度进行实时的非接触式检测，由车号采集系统精确定位，通过网络技术将检测信息实时上传到局车辆运行安全监测中心及铁路总公司平台，进行集中预报，通过配套故障智能跟踪装置（车号采集系统），实现列车车次、车号跟踪，热轴货车车号精确定位和热轴故障的跟踪，防范热切轴事故。中国铁路经过多年的发展，已经在全线安装了5000多套红外探测设备。目前，我国铁路运营里程已得到充分覆盖，形成了先进的轴温红外检测网络，有效地防止了大量的热切轴事故，为铁路运输安全作出了巨大贡献。
        （2）车辆轴温智能探测系统（THDS）历史演变
        红外线轴温探测系统的发展大约经历了四个阶段：第一阶段是一代机，主要是检测滑动轴承，技术方法是使用笔式记录仪，在记录纸带上画出的对应于滑动轴承温度的等高线，不能进行数据分析、处理和存储；第二阶段是二代机，主要探测滚动轴承，同时探测滑动轴承，能够通过计算机对探测数据进行分析和处理，并对数据进行存储；第三阶段是三代机，能够使那个当前车辆运行速度，主要使用光子探头技术，同时安装车号智能跟踪装置，能够实施跟踪车号并进行热轴预报；第四阶段是四代机（统型机）能够利用5T系统预报信息，主要使用双探结构，有效提高热轴预报的准确性，较好地适应了铁路提速的需求，探测更加准确。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        （3）车辆轴温智能探测系统（THDS）运用中存在的问题
        目前全路THDS设备均是以红外光学（点阵）系统为基础进行动态检测，各系统通过近四十年的发展对铁路交通运输起到了很好的安全保障作用，将客货运车辆故障提前预判及预警，并为中国铁路系统提速调图提供了重要的安全保障。但是在列车运行中，仍有部分故障不能发现，部分部位无法实现机械自动化探测和预警。
        红外线预报的热轴中约有一半存在踏面损伤，说明踏面损伤会导致发生热轴预报的几率变大，也就是说，踏面损伤是导致轴承故障的主要原因之一。踏面损伤不仅会增加红外线预报热轴数量，而且还会造成轴承故障，严重的会出现热轴故障。
        THDS系统由于其自身技术的局限性，尚存较多的热轴误报及漏报，从而影响铁路运输安全和效率。通过对热轴故障和车轮踏面损伤的研究，发现燃切轴事故与车轮踏面损伤密切相关。
        （4）红外线轴温探测技术概况
        红外热像测温技术简称红外线轴温探测，是目前最为活跃的研究热点之一，采用红外红外线轴温探测技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，称为红外红外线轴温探测。红外红外线轴温探测响应速度快、测量范围宽。红外成像技术给予的测量结果直观性也无可比拟。红外热像仪以彩色或黑白图像的方式输出被测目标表面的温度场，不仅比单点测温提供更为完整、丰富的信息，且非常直观形象。
        红外线探测技术的应用最初是在以美国为开始的各先进国家间以军用为中心而开始的，不过以后这种技术又扩大到和平方面的应用，随着红外线轴温探测技术的成熟和制造成本的逐渐降低，铁路系统对机车车辆设备探测精度和探测类型多样化的要求，红外线轴温探测技术在机车车辆动态监测方面的应用成为可能。
        （5）红外线轴温探测技术在车辆运行安全方面的试用情况
        运行列车车辆安全综合监测系统基于红外线轴温探测技术，并结合可见光成像技术，对各种运行车辆动态安全参数进行全面综合监测。红外线轴温探测系统通过对列车底部部件图像、温度分布状态等参数的监测，实现对车辆轴承、轮对、转向架、制动装置、钩缓等大部件的数据分析，判断故障及故障隐患。实时上传过车状态，对影响行车安全的部件异常状态及时报警，所有监测数据存储至云服务器。
        红外线轴温探测系统一个突出特点是利用红外线轴温探测技术实时探测列车走行架等关键部件的工作温度状态，实现所见即所得，温度分布可视化效果展示探测结果，使探测结果更准确、直观。同时，红外线轴温探测技术的探测范围和精度可保证设备对温度探测的准确性。
        红外线轴温探测设备主要实现以下目标：（1）行进列车车辆的车轴成像、温度分布监测；（2）车辆车轮成像、温度分布监测；（3）车辆抱闸或制动缓解不良故障的监测；钩缓等部件的成像、温度分布监测；（4）轨枕弹簧的成像及温度分布监测。。
        红外线轴温探测技术可实现拍摄被测部件全部区域的温度分布，比起点状探测来说，探测范围更大，温度准确度更高，设备在探测范围更大的条件下，更能够找出探测区域内的最大温度值，探测结果也更准确。
        （6）应用效果及展望
        红外线轴温探测系统基本满足对列车底部部件图像、温度分布状态等参数的有效监测，实现对车辆轴承、轮对、转向架、制动装置、钩缓等大部件的数据分析，判断故障及故障隐患。同时，红外线轴温探测技术的探测精度经过验证，可保证设备对温度探测的准确性。
        在车辆运行安全保障方式将呈现出多样化、层次化的大背景下，未来在地对车安全监测系统领域中红外线轴温探测探测方式将是对现有探测系统的一个强有力的补充，特别是对当前的点阵探测型THDS设备，将弥补现有红外线测温方式探测范围窄、测温精度受环境影响大的局限，极大的消除目前点阵探测型THDS设备的探测盲区，而且实现所见即所得，温度分布可视化效果展示探测结果，红外线轴温探测技术以彩色或黑白图像的方式输出被测目标表面的温度场，不仅比单点测温提供更为完整、丰富的信息，且非常直观形象，使探测结果更准确、直观。在列车大提速的情况下，进一步确保机车车辆运行的安全性，提高与温度因素相关机车车辆部位故障的预警预判具有深远的意义。
        四、结语
        车辆轴温智能探测系统（THDS）是保障车辆运行安全的重要设备，是车辆运行安全监测系统最重要的组成部分。现阶段，铁路充分利用红外线轴温探测系统实时监测过往车辆的轴承温度，并通过车号智能采集系统读取车号，通过网络技术实时上传并进行集中预报，实现热轴故障的跟踪，防范热切轴事故。因其红外线轴温探系统探测精准，有效防止车辆燃、切轴事故的发生，避免了大量燃、切轴事故，为我国铁路运输安全生产出了突出贡献。
        参考文献：
        [1].何晓强程明《车辆智能轴温探测站技术手册》哈尔滨工业大学出版社 2017年3月
        [2].刘瑞扬王毓民《铁路货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统（TADS）原理及应用》中国铁道出版社 2005年9月
        [3].刘瑞扬王毓民《铁路货车运行状态地面安全监测系统（TPDS）原理及应用》中国铁道出版社 2005年1月
        [4].刘瑞扬王毓民《铁路货车运行故障动态图像检测系统（TFDS）原理及应用》中国铁道出版社 2005年9月