陈斌
大秦铁路股份有限 湖东车辆段066000
摘 要：文章针对大秦线红外线轴温探测设备运行中产生的各类温度异常信息，进行分类归纳，并结合各类温度信号传输流程，分析故障产生的原因及部位，为异常信息处置提供了可行性解决方案。
关键词：大秦线 红外线轴温探测 温度异常 分析与处置
目前大秦线安装有63套THDS-BS型红外线轴温探测设备，为北京康拓公司产品，设备于2013年开始安装，2014年4月正式投入运用。在设备运用维护过程中，各类温度异常报警信息多发，影响到了设备的稳定运行。本文从各类温度信号的功用及传输流程入手，对各类温度异常信息进行分类，进而分析产生异常的原因，最后给出处置方法，消除设备故障隐患。
第一章大秦线THDS设备各类信号简介
1.1 THDS-BS设备的三类信号
大秦线THDS-BS型红外线轴温探测设备的系统信号，主要分三类：模拟信号、数字IO信号、数据通信信号。
1.1.1 模拟信号
指各种模拟电压信号，如探头输出的轴承温度信号、器件温度信号，各种电源电压采集信号。模拟信号通过AD采集卡进行采集并转换为数字信号，供系统计算和处理。
1.1.2 数字IO信号
指数字IO卡输入和输出的信号。输入到数字IO卡的信号是各种状态信号，如大门状态、挡板状态。数字IO卡输出的信号一般用于控制执行机构的“开”和“闭”，如控制大门电机、挡板、调制盘电机、热靶加热。
1.1.3 数据通信信号
指各种接口的数据通信信号，如串口通信信号、网络通信信号、模拟无线信号。串口通信主要用于工控机和串口设备的通信，如UPS、无线MODEM、车号智能跟踪装置。网络通信信号主要用于与监测中心进行通信，负责将探测数据上传到中心，并接受中心下发的控制命令。
1.2 THDS-BS设备的各类温度信号
THDS-BS型红外线轴温探测设备是双光子探头设备，可以精准探测运行中车辆的轴承温度，在系统涉及到的各类信号参数中，温度信号最多，有板温、靶温、环温、器温、轴温等。各类温度信号的采集，初始端均为模拟信号，经过AD采集卡处理后将模拟信号转换为数字信号，提供给系统计算使用，最终生成数据通信报文，通过网络上传到中心软件，实现三级联网和热轴信息的智能追踪预报。
第二章 大秦线THDS设备各类温度异常的报警及分类
2.1 THDS探测站设备温度异常信息的报警
THDS-BS系统的各类信号由各个硬件部件通过各条连接电缆最终传送到工控机，由工控机中的软件进行处理并判断设备状态，形成列车报文、热靶报文、自检报文等发送到监测中心。设备的运行状态分别由探测站软件及监测中心软件判断并提示。探测站软件IPC判断预报的故障，在IPC的自检报文中能够看到并发送到中心软件SIC中报警。
2.2 探测站设备温度异常信息的分类
探测站软件IPC能够提示出的设备温度异常信息分别有：板温异常、靶温异常、环温异常、器温异常、轴温异常等。
第三章 大秦线THDS设备温度异常信息的分析与处置
3.1 板温异常故障
3.1.1 板温的功用及信号流程
板温即挡板温度，采集的是探头箱上盖的挡板温度，用于光子探头的校零基准。THDS-BS系统内外探均为光子探头，分别对应一个挡板，但只采集内探挡板温度，外探借用内探板温。
3.1.2 板温异常的判别条件
软件判定板温异常的条件是：大于80度，且连续持续5分钟，预报温度偏高异常；小于-50度且连续持续5分钟，预报温度偏低异常。如果左右温度差大于25度，且连续持续5分钟：如果环温正常，一个小于环温，另外一个大于环温，小于环温的预报异常；如果环温正常，左右两个温度都在环温的一侧，和环温差异大者预报异常；如果环温故障，温度偏高的预报异常。
3.1.3 板温异常的的分析与处置
检查时可以在控制箱后面板互换左右侧上盖电缆，如果故障不移动，则更换内探测温板或AD采集卡；如果故障转移，则需天窗检查探头箱上盖及电缆。测量故障上盖的铂电阻，其阻值应在100—115欧姆之间（环温在0-40℃之间），如果阻值偏离较大，说明铂电阻有故障，如果阻值正常，说明温度变送器模块有故障，快速处置方法为更换上盖。
3.2 靶温异常故障
3.2.1 靶温的功用及信号流程
靶温即热靶温度，每个探头对应一个热靶大门组件，热靶加热，探头探测热靶，软件采集热靶温度和探头输出电压形成热靶曲线做为系统测温基准。当靶温出现异常时可能会导致系统测温出现问题。靶温正常值是在不加热的状态下接近于环温，靶温异常的现象可能有-100℃、+150℃，靶温跳变，或者在不加热的情况下与环温相差较大。
靶温采集是分内外探的，即内探靶温由内探测温板处理，外探靶温由外探测温板处理。下图为靶温信号的走向流程图。
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3.2.2 靶温异常的判别条件
软件判定靶温异常的条件是：靶温小于-60度且连续持续5分钟，预报靶温温度偏低异常；靶温大于120度且连续持续30分钟，预报靶温偏高异常。
3.2.3 靶温异常的的分析与处置
检查时可以在控制箱后面板互换左右侧上盖电缆，如果故障不移动，则需更换测温板或AD采集卡。如果故障移动，则需天窗检查探头箱上盖，首先测量有故障一侧的铂电阻，其阻值应在100—115欧姆之间（环温在0-40℃之间），如果阻值偏离较大，说明铂电阻有故障，如果阻值正常，说明温度变送器模块有故障。
3.3 环温异常故障
3.3.1 环温的功用及信号流程
环温即环境温度，它是由放置在室外环温箱内的环境温度传感器通过环温电缆连接到机柜控制箱JK3端子（点号：HW和+15V），由内探测温板处理并送到AD采集卡。下图为环温信号流程图。
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3.3.2 环温异常的判别条件
环温出现异常的现象可能有-100℃、+150℃，或者与实际温度相差较大等。软件判定靶温异常的条件是：小于-50度或者大于60度，且连续持续5分钟，预报异常。
3.3.3 环温异常的的分析与处置
当环温异常时可以测量环温传感器上的铂电阻，其阻值应在100—115欧姆之间（环温在0-40℃之间），或更换内探测温板，检查环温电缆及插头等是否正常。
若在现场使用水银温度计测量出的环温与设备测量的环温相差超过2℃同时误差不是特别大，则可以通过IPC软件的环温补偿来修正。方法为：打开工控机C:\IPC文件夹，找到“PARAM.CFG”文件，用记事本打开，找到配置选项“环温增加几度”，根据误差值修改该配置选项中的参数，注意该参数为正补偿，即参数设置为3则测量环温值增加3度，默认设置为0；配置修改后重新启动IPC软件检查误差是否修正成功。
3.4 器温异常故障
3.4.1 器温的功用及信号流程
器温即器件温度，是光子探头内的碲镉汞器件的温度。碲镉汞器件需要在低温条件下工作，因此要对碲镉汞进行制冷，降低器件温度。既要使器件温度尽可能低，又要在一段时间内使器件温度保持稳定。器件温度的控制及采集由制冷板完成。下图为器件温度制冷控制原理：
下图为器件温度信号流程图：
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3.4.2 器温异常的判别条件
器件温度正常值：环温-50℃左右。器温出现异常的原因分两种，一个是制冷板对器件的制冷控制出现问题，另一个是器件温度的采集出现问题，两种情况现象不同，可以通过分析相关数据判断。
软件判定器件温度异常的条件是：小于-100度或者大于-10度，连续持续5分钟，预报异常。如果制冷深度小于30，且连续持续5分钟，预报器件温度异常。
3.4.3 器温异常的的分析与处置
故障现象一：器温-100℃、+150℃或与正常值偏离较大。
处理办法：这种情况很可能是温度采集出现问题，可以查看对应热靶曲线，若热靶曲线正常则应该是采集问题，可以在控制箱后面板互换左右侧探头电缆，如果故障转移，则故障在室外，需要天窗更换探头或线缆。若故障不转移，则故障在室内，检查制冷板或AD采集卡。
故障现象二：无制冷电流，器件温度接近环温
处理办法：制冷电流同时出现问题则很应当是制冷控制出现问题，查看对应热靶曲线若是基本平线则基本可以确认。这时左右侧探头互换，如果故障也互换，则需要更换探头，如果故障不移动，检查制冷板。
故障现象三：器件温度不稳定，有跳变
处理办法：器件温度的一个重要标准是稳定，如果器件温度不能在短时间内保持稳定（几个小时内的变化在0.5度以内）则会对测温产生影响。左右侧探头互换，如果故障也互换，则需要更换探头。若故障不移动，更换制冷板或者检查探头电缆接头。
3.5轴承温度异常
3.5.1 轴温信号采集流程
正常情况下，THDS探测数据的左右侧温升均值相差不大，内探的左右侧比较，外探的左右侧比较，正常的数值一般应该在5度以内，大部分都在2度左右。轴温信号采集流程见下图。
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3.5.2 轴温异常的判别条件
中心复示软件有左右侧温升相差大轴温异常报警，且报警阈值可以调整，一般设置为超过10度报警。
3.5.3 轴温异常的分析与处置
轴温异常的原因大概有以下几种：
一是系统测温存在问题。到探测站不要进行系统标定，只进行探头标定，标定三个温度，如果标定结果不好，则说明系统测温存在问题。这时需要重新进行系统标定，生成新的探头系数。
二是热靶曲线存在问题。采用数据分析程序查看问题列车数据，查看热靶曲线是否平滑，如果曲线弯折或突变，或者同一探头前后两次曲线存在明显差异，可以清除曲线后重新做一条正常的热靶曲线。
三是32点波形偏移量不正确，将最高轴温点偏出了窗口。这种情况可以打开探测站IPC软件，采用32点偏移量调整功能加以解决。
四是环境或者天气等因素影响。这类原因需要结合线路走向、阳光照射、风雨雪等天气影响，加以具体分析判断，并采取远程处置和现场清扫等方式加以解决。
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第四章 结束语
大秦线是我国重载运输示范线，红外线轴温探测设备在确保车辆运输安全方面发挥着巨大的作用。文章通过对THDS设备各类温度异常信息的分析研究，找到了设备异常信息产生的原因，给出了故障快速判断处置的方法，消除了设备安全隐患，确保了大秦线运输安全畅通。
主要参考文献：
[1] 铁运[2008]257号 关于公布《车辆轴温智能探测系统（THDS）设备检修维护管理规程》的通知. 北京：中国铁道出版社，2009.
[2] 赵长波，陈雷.铁路货车轴温探测与应用概论.北京：中国铁道出版社，2010.