1、铁路局红外线 前言：车辆轴温概述 我们都知道，车辆在运行时，承重轴承都会由于摩擦而产生热量，轴承正常运转时，它所产生的热量会使其表面的温度趋于稳定值。当轴承内部出现故障时，便会使它的摩擦加剧，温度突升，达到一定程度时，便形成热轴，严重者导致切轴，使运行中的车辆颠覆，给行车带来了重大财产损失。1 红外轴温探测系统的诞生 热轴现象的产生，无疑给铁路行车安全带来很大安全隐患。为了积极避免这一现象给行车安全带来的隐患，多年来，人们一直致力于轴温探测系统的研究中。红外轴温探测系统就是人们研究出来的一种利用红外线进行非接触式的轴温探测方式之一。2 什么是红外线？红外线：就是在可见光的红色光谱外端还有一种看
2、不见的辐射线存在，而且具有热效应，人们习惯称之为红外线。它不象紫外线，X射线那样，它是一种很常见辐射线，在自然界当中，只要不是低于绝对零点温度(-273)以下的物体，就具有红外线。在日常生活中，人们利用红外线的特性，研制了好多有利于人们生活的产品，比如：红外防盗报警器、红外测温仪等等。3 红外轴温探测系统的发展 红外轴温探测系统的发展大致经历了两个阶段，一代机阶段，限于当时国内红外元件质量和其它电子技术条件，当时红外探头采用热敏电阻和交流放大器，显示部分采用描笔直接记录每个轴温信息，最后由人工判别轴温波形并进行热轴预报。二代机阶段，是在一代机的基础上，融入单板计算机技术为主要特点。4 二代机的
3、发展 目前，随着计算机技术的飞越发展，二代机红外轴温探测系统也经历了多次更型，功能和探测数据上也逐渐趋于准确完善。我们哈科所研制的二代机经历了以下几个产品阶段：一型机HTK187(87年产品定型)二型机HTK289(89年产品定型)三型机HTK391(91年产品定型)四型机HTK499(99年产品定型)目前我们全面推广的是HTK499型红外轴温探测系统。5 系统概述 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。HTK-499红外热轴探测系统可完成对高速通过列车轴温数据的动态采集及定量测量，实现热轴智能判别。HTK-499型红外轴温探测系统 6 主要技术指标
4、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 7 主要技术指标 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5360KM/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 可配套光子探头，适应高速探测列车区段 8
5、 主要技术指标 具有防震,防潮,防腐蚀措施 适应温湿度条件 室外设备 室内设备 环境温度 -40-70度 0-60度 相对湿度 0-100%0-85%防振性能,当有振动或冲击时,系统应能正常工作并不受损坏 振动 5-10HZ 2mm p-p 10-50Hz 2mm p-p 50-100Hz 2.8 gp 100-200Hz 2.8 gp 冲击 移动的 10 gp 固定的 10 gp 11ms 9 基本原理图 探测站主机 轴温传感器(探头)(接收轴承温度信号)车轮传感器(磁钢)(接收车轮信号)车轮信号接口处理模块 轴温信号接口处理模块 通讯接口模块 上位机主机 控制模块 10 系统构成 硬件构成
6、图示 11 室外设备位置 HTK-499型红外轴温探测系统，1号磁钢距2号磁钢距离大于50m，2号、3号磁钢间距为270mm2mm。探头位于探头箱内，探头元件中心低于轨面160180mm，距钢轨内侧面4155mm，与钢轨内侧夹角为68，探头仰角为45。两探头元件中心连线与钢轨垂直，对应每个轴头在钢轨上的采集距离为450mm。12 室外设备位置 13 室外设备图 14 扫描位置示意 滑动轴箱滑动轴箱 滚动轴承滚动轴承 415 位 置位 置扫描后的扫描后的轨迹轨迹 客车轴承客车轴承 260 位 置位 置扫描后的扫描后的轨迹轨迹 滚动轴承端盖 15 新型定标器使用方法 温度控制误差 0.5%温度控制
7、范围 0100 工作电源：交流22010%50Hz 工作环境：050 相对温度85%的无腐蚀及无强电磁场辐射的环境 输出功率600W 16 新型定标架角度校正方法 若是新卡具，置标准架于离3#磁钢中心470mm处。(此为60公斤轨如果为75公斤轨则放至490mm处;50公斤轨则放至450mm处)，打开校正器开关，激光打在标准架前标靶圆里中心位置（320、378）半径8mm，后靶圆心（420，368），半径10mm为扫描点，若不在靶范围，则调整探头位置。老卡具，2#磁钢中心对准卡具后螺栓中心 17 此外，如果是老夹具（2#磁钢中心对准探头箱夹具后螺栓中心的安装方式），则标准架的位置应相对于新卡具
8、尺寸提前45mm。即60公斤轨应放至于425mm处。50轨则应放至于距3#磁钢中心405mm处。新型定标架角度校正方法 18 实验车Z字板 Z字板原理是透过隔热板的缝隙采集黑体，从而形成尖峰波形，并通过尖峰的相对位置来评测探头角度。Z字板 415 260 隔热板 黑体 19 实验车Z字板波形 一般的说，一峰可以通过调整探头45度仰角及延时点来控制其位置，峰峰则可以通过调整415尺寸及6度夹角来控制。只要按照新型定标架认真调整探头角度，基本上都可以使角度满足优秀。Z字板波形优秀的条件是：一峰距起点位置610点，峰峰间隔为1216点。20 Z字板注意事项 1.建议过实验车时尽量不要使用391磁钢板
9、上三路，因为上三路抗干扰性好，但波形滞后与速度成正比，会导致Z字板一峰位置偏小，如果确实干扰太大，可以通过调整整形电路电阻参数，入口匹配电阻由3.6K调整为1.8K，放大倍数电阻R？由82K调整为27K，门限电阻由10K调整为15K21K。2.使用499磁钢板则可考虑使用脉宽检测电路，6个跨接套均跨在1、2脚，并调整电位器阻值，其阻值与抗干扰性成正比，经验值：60K以下，否则容易滤掉实验车假轴。21 光子探头 22 光子探头主要技术指标 适用车速：适用车速：0 0-360km/h360km/h；探头输出信噪比：探头输出信噪比：有效值大于有效值大于25db25db（目标温差为（目标温差为55时）
10、；时）；静态输出电压：静态输出电压：+1.000+1.0000.010V0.010V；静噪声：静噪声：10mV10mV（有效值）；（有效值）；测温范围：测温范围：-4040-150150 视场视场:40mm:40mm（距离为（距离为800mm800mm时）；时）；漂移：漂移：150mV/5min150mV/5min；响应速度：响应速度：1S”下（如图如图）如果没有按下或没有及时按下F5键，则系统会自动执行自动批处理文件里的命令内容，我们的VEIC.EXE程序就会被系统执行，窗口屏幕则不会再响应我们的键盘操作，若此时想要进行操作则只能关闭这两个窗口，重新按上述步骤进行联机。30 JRC联机成功界
11、面 值得提醒的是此时屏幕上窗口里显示的DOS提示符“C:”已经不代表笔记本电脑的C盘了，它所指示的是499主机板的电子C盘，也就是说在这个窗口里联机程序成功连接后，它就把笔记本的软驱、屏幕、键盘都映射给499主机板使用了，所以在这个窗口里的所有DOS操作都是对499主机板的操作。C大于号提示符出现，代表联机成功 跳过自动批处理命令和开机配置文件。31 检测电子盘中的错误 （一一）检测电子盘是否有错误检测电子盘是否有错误 当499主机板在使用中正在读写电子盘而发生掉电或复位时，会在电子盘中形成丢失文件簇，这属于一种逻辑上的损坏，在电子盘中会存储一些非法文件并占用空间，当这些错误文件在电子盘中形成
12、过多时容易造成主机板死机，所以我们认为这时候有必要利用DOS的一个外部命令chkdsk，来修复这些文件以收回有效空间，首先把DOS的这个外部命令文件利用事先准备好的软盘，拷到499主机板中（对于这个文件用户可以从DOS6.22版本的系统中获得），命令格式如下：c:copy a:chkdsk.exe 32 检测中发现错误 接 下 来 执 行主 机 板 电子 盘 中的chkdsk.exe来检查一下电子盘中是否有损坏文件，命令格式为：c:chkdsk c:/f 其中/f参数代表修复硬盘中的错误文件。该命令执行之后会有英文提示建议你使用SCANDISK效果更好，但这里使用CHKDSK就足够了，需按y(
13、代表yes)确认进行硬盘错误检查(如图如图)检查中发现丢失了3个分配单元在3个链中，问是否将这些错误转换成文件，我们选择Yes就行。33 垃圾文件处理 如果正常按一遍yes就结束，如果电子盘有错误则需要按第二遍yes确认来把电子盘中的错误恢复成文件，则会电子盘中恢复成一个或多个名FILE000 x.chk(多个文件x从0开始，如图如图4 4)的文件后，再把这些错误文件删掉，命令格式为：c:del *.chk 如果没有错误则不会形成恢复文件，也就不用操作上一步。瞧，Chkdsk已经把错误恢复成文件啦，那么下面我们可以删掉它了！34 磁钢板 磁钢板外接三路磁钢信号，整个电路板包括以下几个部分：总线
14、接口电路、总线复位及封锁电路、计数定时电路、中断控制电路、磁钢信号放大整形电路等。35 探头板 采集轴温信号 测量环箱温 18V测量 基准电压测量 环箱温通过温度传感器送到采集电路。18V电源经降压后由采集电路测量，作为探头电源的自检信息。板上设有一基准电压源，可产生2.48V左右电压，与18V一起作为系统自检的被测信号。36 串口板 串口板为主机提供串行接口，它以RS-232C或电流环方式传输数据。RS-232C方式时此板可以通过板上的串行分配电路连接另外两块串行接口板。37 控制板 每块控制板可控输出5路电源，用于控制室外探头箱保护门的开关,探头箱风机的开关,探头校零，探头箱加热，反射镜加
15、热及过车自检等.38 数传板 此板可插入STD总线，由总线供电,将RS-232-C口的串行数据信号经过MC6927进行调制解调变成音频信号,进行二线通信。本板和Bell 103,Bell 202，CCITT V.21,CCITT V.23,CCITT V.54协议兼容。39 工作过程 当列车通过时，探测站通过车轮传感器完成轮对信号的采集，实现测量轴距，计轴计辆和轴承热区定位；通过红外轴温传感器采集轴温信号；通过AEI天线采集车辆车号信息。列车通过后，探测站对采集的数据进行处理，形成完整的通过列车报文或通过列车热轴报文，通过电务部门提供的专用通道实时上传给分局监测中心。40 红外线配套车号智能跟
16、踪装置 红外轴温探测系统可以扩展,在现有轴温探测系统中增加Reader卡、RF箱、地面天线，就可以实现车号信息的识别，使车号自动识别系统成功地应用于红外轴温探测领域。红外轴温探测系统具备了识别列车的车次和车号信息的功能，使热轴跟踪定位更加准确、方便。41 红外轴温监测系统组网:监测中心 本局 前置机 行调终端 统计终端 复示终端 监控 中 心 探测站 复示站 探测站 查 询 中 心 外外 局 前 置 机 局 前 置 机 地面设备 地面设备 42 红外线配套AEI设备组成 室外部分室外部分 -标签标签 -地面天线地面天线 -同轴电缆分线箱同轴电缆分线箱 室内部分室内部分 -RFRF射频装置射频装置 -READREAD卡卡 43 关键技术 在现有的红外轴温探测设备中经过改进配套车号自动识别关键设备。使红外线探测站能够采集车号信息。在现有的红外轴温探测网络中制定相应的协议、研究利用车号及车次进行热轴跟踪、大值跟踪的数学模型 44 解决方法 硬件：HTK红外轴温监测系统探测站STD总线槽中插入一块READ卡，并通过总线将中断信号引入到磁钢板8259中断输入端。用以接收标签反射的信息并完成与主机