兰娜 宁静 胡广胜 刘英
中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111
摘要：基于动车组转向架传感器装配及测试现场的技术措施及存在的问题，通过对传感器的接口形式、分部位置及数量特征、现场测试条件情况等分析，设计了动车组用转向架实时传感系统智能检测及数据分析系统，通过采取传感系统测试平台通用化、采集与检测模块化、智能化管理软件这几项关键技术，实现了动车组转向架传感器实时检测及数据分析。
关键词：传感器；系统结构；功能检测
引言
高速动车组作为我国高速铁路技术的一项重大成就,具有运行安全、质量稳定、易于维护、自动化程度高等优点，在我国开始大面积开行，运量逐年增长。先进的传感器测控技术为动车组高速安全运行保驾护航。通过运用列车网络控制，实现全列车的车速、轴温、制动缸和列车管压力、车厢温度、列车供电以及其他有关辅助设备的状态监测和故障诊断。以动车组轴温实时温度传感器为例，其用于测量动车组轴箱、齿轮箱、牵引电机（传动端、非传动端、定子）温度，将温度信号及各检测位置状态传递给温度检测单元，再通过 MON 网络实现温度预警、报警提示和实时温度数值显示，满足触发逻辑时继电器报警输出，可引发列车紧急制动直至停车，其系统示意见图 1。
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而目前转向架大多数实时传感器组装过程中，试验数据需要人工测量，需要进行各插头模块间的导通、电阻检测、对地绝缘测试，还需与现场温度进行换算、判断、记录，工作量大，操作繁琐，人工操作也存在不稳定因素。
通过软件系统控制矩阵模块切换对应通道与被测传感器点号连接，导通要测试的端口，同时控制测试仪进行电阻测量和绝缘电阻测量，将测试电阻值通过以太网传输给控制计算机软件进行数据分析。集成了数字化仪器驱动模块、总线通讯模块及数据库管理管理模块等模块，利用计算机自动化控制技术和数字化仪器实现多路传感器的自动切换测试，并将测试结果上传企业信息化系统，按照用户定义报表格式进行报表输出。
本文通过对动车组各车型转向架温度传感器的接口形式、分部位置及数量特征、测试过程需求信息、现场测试条件情况等，通过制定合理的技术路线和开发一种动车组转向架实时传感器智能检测及数据分析功能的移动式检测设备，实现能智能检测转向架实时传感器所有静态参数（包括温度识别、导通测试、电阻值测试、对地绝缘），并进行判异、报警，并实现检验过程异常问题记录及统计、分析等。
2 传感器实时检测及数据分析系统结构
2.1 系统总体架构
转向架实时传感系统智能检测及数据分析装置的总体使用目标为对转向架、齿轮箱、牵引电机等处的温度传感器进行检测、报警、统计、分析、记录并打印检测报告。为满足系统功能，装置至少应由温度传感器电阻采集模块、绝缘检测模块、电源转换模块、环境温湿度采集模块、无线功能模块、数据处理及显示终端、专用连线及打印机组成。
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2.2 研究内容
温度传感器电阻采集模块采取模块化设计，使其具有小型化、便捷化的特点。采集模块应具有足够的通道数，配合数据处理终端的参数设置，满足各种轨道车辆的测试要求，提高适用性。
绝缘检测模块用于列车温度传感器连线的绝缘测试。具备绝缘监控、接地检测、绝缘预警、高可靠性等功能，绝缘检测模块要求具备可扩展性，满足不同车型的测试要求，提高使用效率。
转向架实时传感系统智能检测及数据分析装置具备无线通讯功能，能够与信息管理平台进行对接，满足生产过程质量控制测试任务信息的无线下载、测试数据的上传功能要求。
3 系统功能实现
3.1 传感器温度自动采集
装置通过专用连线连接列车各转向架轮轴处、齿轮箱处、牵引电机处的温度传感器，装置通过将温度传感器的电阻值转换为电压信号进行采集处理。装置的各专用连线能够与各车型的传感器接口相匹配，如轴箱用实时温度监测连接器电阻测试为5芯连接器，其中插针间阻值为：100Ω+0.385xA(A为环境温度)，测量允许5Ω的误差。
3.2 线路绝缘检测
装置集成有绝缘检测模块，配合智能化管理软件，能够实现传感器线路一键化自动绝缘检测功能，检测各插针对地绝缘阻值应≥10MΩ。装置能自动记录检测过程，存储操作人员、检测日期、测试结果等数据信息。
3.3 检测结果分析
装置的智能化管理软件能够对检测结果进行记录，并能按类别进行风险分析。检测数据及分析结果能自动存储并上传，为列车的转向架测试提供参考信息。
3.4 通用各车型平台
装置的硬件及软件接口能够与高铁、城际、地铁等轨道交通车辆相匹配，并具有可扩展性，满足后续车型升级需求。智能化管理软件界面清晰、美观，包含测试车型、车号、温度传感器安装位置、测试环境温湿度、操作人员信息、测试结果等信息，并能够实现不同车型测试界面的一键切换。
3.5 环境温湿度的采集
装置集成有环境温湿度采集模块，能实时采集测试现场的环境温湿度信息，并将采集后的数据传输到数据处理终端，数据在智能化管理软件内与被测试的传感器温度信息进行比对，从而得出最终测试结果。装置自动记录测试过程的环境温湿度信息，并将记录上传至信息管理平台，并体现在打印的测试报告内。
3.6 测试网络化管理
装置能够与生产现场的信息管理平台进行通讯，操作人员能够从管理平台下载作业任务信息、升级相应的软件版本。同时，也能将装置保存的操作记录、试验数据等信息上传至信息管理平台，便于管理人员对数据进行备份与分析管理。
4 结论
针对转向架实时传感系统智能检测及数据分析装置，本方案主要从平台基础结构、各部分可实现功能等方面进行介绍，并对装置的应用环境进行考察。提出了温度传感器电阻信号采集功能、温度传感器绝缘检测功能、装置的无线状态下的任务下载与数据上传功能几个主要研究项点，智能化检测系统从连接设备到传输数据仅用30分钟，比人工作提升了90%，实现了质量精益管控。同时通过可拆解的电阻模块、电源模块、温湿度传感器定期计量达到设备的准确可靠性。
参考文献:
[1]秦曾煌.电工学（上、下册）[M].4版.北京：高等教育出版社，1990.
[2]刘淑红，田玉梅.工程力学[M].北京：人民交通出版社，2007.