轴温检测系统
铁路客车轴温检测系统的应用与分析
铁路客车轴温检测系统的应用与分析摘要列车在运行过程中，机车车辆与钢轨的冲击、动力效应和震动，将导致车辆走行部分各轴承的发热。
当轴承磨损或产生缺陷时，不正常发热增大，将会严重影响车辆的行车安全，造成巨大的生命和财产损失。
所以性能优良、可靠的列车车辆轴温监测报警系统对保证行车安全具有重要的意义。
本文介绍的轴温报警系统是一种新型的走行部安全监测系统，采用数字和模拟传感器冗余测温技术，对轮对轴承的工作温度进行实时监测并判断报警。
关键词轴温检测系统传感器故障报警1.系统组成轴温报警系统包括轴温报警器、轴温记录仪、温度传感器（包括轴温传感器、环温传感器）、声光报警器、传输线缆等。
见图1。
图1轴温传感器安装于轴箱上，能够实时采集轴端的温度，转换并传输给相应的报警器。
传感器内核采用数字信号和模拟信号的冗余设计，部分故障时不影响测温的可靠性，同时综合了数字传感器抗干扰能力强，模拟传感器测温范围广的优点。
另外，传感器探头结构实现了自由旋转的安装方式，在保证安装可靠的同时，能够选择更合理的走线方向，提高可靠性与使用寿命。
环温传感器安装于车下的相应支架上，能够采集环境温度。
内核与结构采用与轴温传感器相同的设计，仅外部接口有差异。
报警器安装于车厢的电气控制柜内，能够实时监测轴温、环温，诊断报警状态，并与整个系统、网关交互轴温数据与故障状态等。
报警输出，除声光报警和相应轴温闪烁显示外，新增安全环路输出功能，参与控车。
记录仪安装于车厢的电气控制柜内，能够显示并记录系统内的轴温数据与故障状态，记录间隔可以设置，记录数据能够通过存储器转储，通过导入相应的地面分析系统能够实现更全面的故障预判。
同时可以显示轴温曲线，能够有效帮助运营时的在线预判，排除隐患，避免事故的发生。
1.轴温报警系统的功能说明2.1面板说明轴温报警器通常采用嵌入式安装方式。
其面板包括LCD液晶屏、报警指示灯、通信指示灯、蜂鸣器、键盘及键盘锁组成。
见图2。
图2LCD液晶屏用于显示输出，当自检时开机显黑1s 后，显示相应自检参数；自检完成后显示相应轴温信息；当设备故障或工作异常时则长期显黑、无字或者乱码。
红外线轴温监测系统故障处理
红外线轴温监测系统故障处理
红外线轴温监测系统在使用过程中，可能会遇到一些故障，下面将介绍几种常见的故
障及其处理方法。
1. 红外传感器故障：如果系统不能准确地检测到轴上的温度变化，可能是红外传感
器故障导致的。
这时可以先检查传感器是否正常连接，是否有杂散光的干扰等。
如果传感
器无法修复，需要更换新的传感器。
2. 数据采集故障：如果系统无法正常采集和处理红外线数据，可能是数据采集模块
出现故障。
可以先检查数据采集模块的电源是否正常，接线是否松动等。
如果这些都正常，可以尝试重启系统，如果问题仍然存在，可能需要更换数据采集模块。
3. 软件故障：有时候系统的监测软件可能会出现故障导致无法正常工作。
这时可以
尝试重新安装或更新软件，如果问题仍然存在，可能需要联系系统供应商或技术支持人员
进行进一步维修或升级。
4. 系统误差：由于环境因素或人为操作不当，系统可能会存在一定的测量误差。
这
时可以通过校准系统来减小误差。
可以使用标准温度源校准系统，调整系统的灵敏度和精
确度，提高测量的准确性。
5. 系统不稳定：如果系统频繁出现故障或不稳定，可以考虑检查系统的电源供应是
否稳定，系统是否存在过载等问题。
如果问题无法解决，可能需要联系专业维修人员进行
排查和修复。
在处理红外线轴温监测系统故障时，需要注意安全操作，避免触碰高温部件并遵循相
关操作规程。
定期进行系统维护和保养，保持系统的良好状态，也能减少故障发生的可能性。
车辆轴温智能探测系统(THDS)概论PPT课件
2001年，利用办公网络，实现铁道部、铁路局、铁路分局 的全路联网。
2004年，主要干线陆续增加车号检测装置，实现智能跟踪， 车号检测也是“5T”综合预报的前提。
轴承在运转过程中由于材料缺陷、加工或装配不当、润滑 不良、水份和异物侵入、腐蚀剥落以及过载等原因都可能 导致损坏。当然，即使在安装、润滑和使用维护都正常的 情况下，经过一段时间的运转，轴承也会出现疲劳剥落和 磨损等现象影响轴承的正常工作。
铁路车辆在运行过程中，如果轴承内部损伤或外部不合理 受力，会导致轴承发生部件过度磨耗或损坏、卡滞等故障， 如果不及时对这些轴承故障发出警告，最终会导致发生严 重的列车安全事故。
85年后：研制二代机早期产品，热敏电阻测温， 直流放大，定量测温，计算机进行数据采集和处 理，自动判别预报热轴。
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THDS系统简介
90年代：大面积推广使用二代机，探测站无人职守，实现 分局中心、复示站、探测站的网络连接。主要代表机型有 哈科所（威克） HTK-391、广汉厂（科峰）HTZ-2000、 航天部502所（康拓）HBDS-Ⅱ。
可以准确的发现轴承早、中期故障。更重要的时，通过对
轴承温度的监测是及时发现车辆轴承后期严重故障，防止
热切轴的重要手线辐射能量有关，利用将红外线辐射 转换为其它信号的红外传感器，就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。
5T系统简介
5T系统简介一、THDS（红外线轴温探测系统）（Trace Ｈot box Detection System）二、TFDS（货车运行故障动态图像检测系统）TVDS（客车运行故障动态图像检测系统）（ Trouble of moving Freightcar Detection System ）三、TADS（滚动轴承早期故障轨边升学诊断系统）（Trackside Acoustic Detection System）四、TPDS（铁路客货车通用运行品质轨边动态监测系统.）（ Truck Performance Detection System ）五、TCDS（客车运行安全监控系统）一、THDS（红外线轴温探测系统）（Trace Ｈot box Detection System）THDS（红外线轴温探测系统），利用轨边红外线探头，对通过车辆每个轴承温度实时检测，并将检测信息实时上传到分局车辆运行安全检测中心，进行实时报警。
通过配套故障智能跟踪装置，实现车次、车号跟踪，热轴货车车号的精确预报，重点探测车两轴承温度，对热轴车辆进行跟踪报警。
重点防范热切轴事故。
THDS实现了联网运行，每个探测站接车和轴温探测信息直观显示，实现跟踪报警。
二、TFDS（货车运行故障动态图像检测系统） TVDS（客车运行故障动态图像检测系统）（ Trouble of moving Freightcar Detection System ）TFDS（货车运行故障动态图像检测系统），采用高速连续数字照像技术、大容量图像数据实时处理技术和精确定位技术，利用轨边高速摄像头，对运行货车隐蔽故障和常见故障进行动态检测，及时发现货车运行故障，重点检测货车走行部、制动梁、悬吊件、枕簧、大部件、钩缓等安全关键部位，重点防范制动梁脱落事故，防范摇枕、侧架、钩缓大部件裂损、折断，防范枕簧丢失和窜出等危及行车安全隐患。
TFDS的实施，实现了列检作业从人控向机控、室外向室内、静态检测向动态检测的大变革。
动车组轴温检测系统的应用朱光帅
动车组轴温检测系统的应用朱光帅发布时间：2021-09-18T03:27:04.133Z 来源：《中国科技人才》2021年第16期作者：朱光帅赵建龙[导读] 高速列车是由多种电气设备组成的一个复杂的动力设备。
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要：高速列车是由多种电气设备组成的一个复杂的动力设备。
动车组轴温报警系统主要功能是通过温度传感器采集列车轴箱、齿轮箱以及牵引电机的温度信息，使得列车司机员能及时了解列车动力系统温度情况，并能及时作出正确的操作指示。
本文主要以我国某型动车组为基准，讨论了动车组轴温监控系统的基本组成及工作原理，掌握实时温度传感器的选型及其优缺点，以期对相关从业人员有所帮助，进而保障动车组列车的安全可靠的运行。
关键词：动车组；轴温检测系统；原理；传感器1.引言随着中国进入“高铁时代”，铁路提速范围的不断扩大，列车速度的大幅提升，动车组速度已经达到400km/h，列车动力牵引功率增大，使得列车车轮对钢轨的冲击、动力效应和振动的大幅提升，导致列车驱动系统和动力系统的发热量增大。
当动力系统中轴承和大、小齿轮发生磨损或者产生缺陷时，非正常发热增大，就会影响列车的运行安全。
轴温检测监控系统能够对轴温进行监控并自动发送报警通知，列车司机及机械师能及时了解列车动力系统温度情况，并能及时作出正确的操作指示，极大的提高了动车组安全性能，确保乘客生命财产安全。
本文基于我国某型动车组，展开动车组轴温检测系统应用研究工作，具有十分重要的意义。
2.轴温检测系统介绍动车组轴温检测系统是对高速运行的机车车辆的车轴温度进行实时监测，是一个功能复杂的集成电子系统，当系统检测的车轴温度过高时候，系统实现自动报警的功能，该系统能够进行实时数据的采样、存储、传输及数据处理。
系统支持扩展单元，集成度高等特点。
轴温检测系统包含熔断式轴温检测系统与实时轴温检测检测系统两个子系统，二者均属于直接接触式车载轴温检测系统。
CRH5型动车组轴温检测系统故障分析及处理办法
CRH5型动车组轴温检测系统故障分析及处理办法摘要：文章根据CRH5动车轴温检测系统存在的主要故障类型对其产生的原因进行了分析，并结合实际运行情况，提出轴温检测系统发生故障时的处理原则及办法，对确保轴温检测系统准确性具有借鉴意义。
关键词：CRH5 ；轴温检测；系统故障前言：根据轴温检测系统在实际运行中发现，系统故障有轴温传感器电气接触不良和防护性能问题，这些因素都会使传感器上传数据产生误差，使轴温报警系统在轴温警报时发生误差。
特别当工作于恶劣环境中，由于种种原因，传感器会上传不正确信号，此时要求轴温报警系统主机对上传数据做逻辑分析，采用实时纠正，这样就避免了错误的报告问题您。
在故障处理的过程中可通过传感器和轴温报警主机系统的逻辑改进等其他举措减少目前CRH5型机车轴温报警系统发生故障的可能性。
一、 CRH5动车组轴温检测系统概述CRH5轴温检测系统主要由轴温报警主机，L/O盒，A/D转换（SUT），集成温度传感器几部分组成，检测系统架构期间，每个轴头布置2个冗余传感器以增加轴端温度检测准确性，而模拟信号经SUT转换成数字信号后，通过所设两条冗余CAN通讯线路向轴温报警系统工作主机发出信号。
其中该系统集成传感器集速度传感器与双通道Pt1000温度传感器于一体，实现车辆轴温和车速实时监测。
该系统所用轴温报警主机采集到的温度信号，经CAN信号通信线路送到列车上网络系统主机，并且最后将列车各轴端部温度，轴温系统的状态以及故障诊断信息在驾驶员控制台上进行了展示。
同时将恶搞I/O盒单独安装于两台头车上，使警报信息能够以硬线形式传递到蜂鸣器显示屏上，从而实现警报与警示。
相邻两车每个转向架中每个轴温传感器PT10001,PT10002所采集的模拟信号，分别送到装在转向架中的SUT1箱，SUT2箱，SUT1,SUT2箱各自处理采集的模拟信号，同时相邻两车间每个转向架的SUT1箱通过网络通讯CAN1线串联连接，SUT2盒之间采用网络通讯的CAN2线互相串接，最后向热轴主机发出信号处理，各热轴主机之间用MVB线通过充电机连接、卫生间互相连接并和两端头车列车网络控制系统TCMS（舒适）形成通信，最后由司机室RIOM将温度值显示于显示屏。
车辆检测技术——红外线轴温探测系统
第十一章红外线轴温探测系统第一节红外热轴探测系统红外线轴温探测系统经历了第一代、第二代及第三代，目前使用得较多的是第三代HBDS-Ⅲ型红外热轴探测系统。
HBDS-Ⅲ型红外热轴探测系统(以下简称三型机)是为适应列车不断提速而开发的新型热轴探测系统，采用调制型致冷式光子探头和新型的自适应轴温计算技术，满足最高车速达360公里/小时运行列车轴温探测和热轴报警的需要。
三型机的光子探头采用碲镉汞光导型(HgCdTe-Pc)器件，器件响应时间常数小于1微秒；探测器件采用半导体二级致冷，使探头的响应率及信噪比比常温工作状态下的探测器有很大提高。
探头光路用调制盘调制，电路采用交流放大，实现高增益而没有漂移。
探测器件采用国内器件，降低成本。
三型机的轴温计算采用新型的自适应轴温计算技术，定量测温，轴温计算准确。
能满足5～360公里/小时运行的列车轴温探测和热轴报警的需要。
自适应轴温计算技术使系统具有一定的自适应能力，以往的轴温计算技术以探头的状态和性能保持不变为基础，对硬件提出较高要求，而且若探头性能发生变化即需人工调整或维修。
而自适应轴温计算技术使轴温计算精度不受系统状态变化的影响，能够自动适应探头工作状态和性能的变化，适应探测器件响应率的变化，适应探头光学系统增益和电路增益的变化，弥补探头的不一致性，保证轴温计算准确。
三型机软件对异常波形进行处理，克服了由于探测器件对异常光源比较敏感而对测温和热轴预报的影响。
三型机的采集板采用智能方式，以80C552作为CPU，一块采集板可以进行单方向轴箱温度波形的采集和车号信息的采集，便于系统扩展。
三型机具有比较完善的自检，易于进行故障分析。
三型机与红外线测报中心及复示站的通讯方式与现有设备兼容，可直接与现有网络组网运行。
本章主要介绍探测站的内容，其它内容在《车辆运用与管理》中讲述。
一系统探测站构成及技术指标图10-1 红外轴温探测系统探测站的组成1 系统探测站构成探测站设备由轨边设备和轨边机房内设备组成，如图10-1。
车辆轴温智能探测系统(THDS)概论
THDS系统简介
利用声传感器拾取轴承的声音（噪声）信号，采用特定的 信号分析技术，可以从时域、频域或幅域提取出轴承的故 障特征，再应用各种模式识别方法，就能够实现滚动轴承 的故障诊断。幅域特征可以反映故障的程度，频域特征则 可以反映故障的部位。因为故障部位不同，其产生的重复 冲击频率是不一样的。根据轴承运动学原理，如果已知轴 承的几何参数和转速，就可以
当轴承故障处于后期状态时，由于轴承润滑失效，轴承内部发 生结构性损伤，继续运转会出现保持架、滚子断裂、破碎、融 化等情况，进而失去滚动作用，轴承卡死，导致车轴与轴承内 圈装配处的温度急剧上升，车轴强度下降、变形，最终切断车 轴。此时，轴承温度能够准确反映故障的后期状态。因此，轴 承温度是轴承后期故障恶化的必然的表征。
内探：探头光学中心距钢轨内侧距离为260mm， 与钢轨平行, 探测轴 承中隔圈部位。
98年以后，采用光子器件，研制推广适应高速列车的探测 系统。主要代表机型有哈科所（威克） HTK-499、广汉厂 （科峰） HTZ-2000＋、航天部502所（康拓） HBDS-Ⅲ。
2001年，利用办公网络，实现铁道部、铁路局、铁路分局 的全路联网。
2004年，主要干线陆续增加车号检测装置，实现智能跟踪， 车号检测也是“5T”综合预报的前提。
THDS系统简介
三、THDS系统与系统
由于轴承温度并非轴承故障唯一和必然的表征。 因此，THDS系统通过测量轴承温度以此判断 轴承故障是存在不足的。
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轴温检测系统
列车在运行过程中，机车车辆与钢轨的冲击、动力效应和振动，将导致车辆走行部分各轴承的发热。
当轴承磨损和产生缺陷时，不正常发热增大，轻则热轴、固死造成机损，影响车辆的正常运行;重则造成疲劳破坏和热切轴，车毁人亡，严重影响铁路运输安全，造成巨大的生命和财产损失可见，所以开发研制性能优良、可靠的列车车辆轴温监测报警系统，对保证行车安全具有重大的意义。
近年来，国内外研究人员利用各种测试方法对列车轴温进行了大量的研究，车载接触测量式与地面红外探测式是目前最主要的两种措施田，但因受空气介质、周围环境、车型以及行驶中车体晃动等因素的影响，易造成检测误报率高、浪费大量人力、物力进行维护等因素等不可靠情况。
经查论文与分析，我们把无线数据传输模块和温度测量相结合设计了一种新型列车车轴温度无线监测系统。
1测温系统的要求
根据TB/T 3057-2002《机车轴承温度监测报
警装置技术条件》和TB/T 2226-2002《铁道客车
用集中轴温报警器技术条件》，轴温报警器性能参数
应符合在-15~105℃时，系统测量误差镇士2℃，
而在<-15℃或>105℃时，系统测量误差镇士4
℃
2车轴
目前，我国铁路货车轮对绝大部分都采用滚动轴承及滚动轴承车轴，但也有极少数车辆还在使用滑动轴承车轴及滑动轴承(一般为重载车辆所使用)
（1）名称
（2）型号
铁道部在新修订的车轴形式尺寸标准(GB 12814-1991)中，规定我国铁路货车用标准型滚动轴承车轴有四种，即RB2、RC2、RD2、RE2型滚动轴承车轴；标准滑动轴承车轴中现在还存使用的有四种，即D、E、F、G型滑动轴承车轴。
滑动轴承现在主要用于重载车辆上，因此滑动轴承车轴都是大轴重车轴。
各型货车车轴的轴重、和车轴的基本尺寸如表1-1表1-2、所示。
（3）材质
车轴采用优质碳素钢，如平炉钢或电炉钢钢锭或专门的车轴钢坯加热锻压成型，经过热处理（正火、或正火后再回火）和机械加工制成。
3 在每个铁路货车车厢底部设有两个轴温检测装置和一个车厢轴温采集单元,所述两个轴温检测装置分别对应两个转向架上的轴温检测,所述各轴温检测装置结构为：包括分别用于测量安装在所对应转向架上四个车轴轴承温度的无线轴温传感器,所述四个无线轴温传感器与一个近距无线通讯单元无线连接；所述车厢轴温采集单元与该车厢底部的两个轴温检测装置中的近距无线通讯单元有线通讯连接；所述无线轴温传感器包括红外传感器、处理器CPU和无线通讯模块,所述红外传感器所输出的温度电信号经处理器CPU的I/O 接口由处理器CPU读取,所述处理器CPU将读取的该温度电
信号附加一个用于识别该无线轴温传感器的地址识别信息并进行协议转换,形成适配于无线通讯模块通讯协议的调制信号,该调制信号经处理器CPU的I/O接口输出至无线通讯模块信号输入端,所述无线通讯模块将接收的所述调制信号转换成无线通讯信号发送至近距无线通讯单元；所述近距无线通讯单元包括无线通讯模块和处理器CPU,所述无线通讯模块将接收于无线轴温传感器的无线通讯信号输出至处理器CPU的I/O接口由处理器CPU读取,所述处理器CPU将无线通讯信号进行有线协议调制信号协议转换,形成适配于有线通讯模块通讯协议的总线信号,所述总线信号经处理器CPU的I/O接口传输至车厢轴温采集单元；所述车厢轴温采集单元包括处理器CPU和远程无线通讯模块,所述处理器CPU分别设有接收所述近距无线通讯单元所输出的总线信号的I/O接口和与RFID读卡器连接的I/O接口,所述RFID读卡器用于读取所处车厢的ID信息,所述处理器CPU将总线信号附加RFID 读卡器读取的车厢ID信息进行无线协议调制信号协议转换,形成适配于远程无线通讯模块通讯协议的调制信号,所述远程无线通讯模块将接收的所述调制信号转换成无线通讯信号发送至机车显示终端和地面监控中心
4测量原理
硬件结构
信号调理
程序框图。