铁路车辆热轴数据分析参考

铁路车辆热轴数据分析参考
张项盖双和张松岭
作者简介：张项，车辆检测所高级工程师；盖双和，济南西车辆段助理工程师；张松岭，济南西车辆段工程师
内容简介：本文分析了新时期车辆轴温探测系统的机理和遇到的问题，从车辆轴承波形和相关数据的分析入手，总结了当前车辆轴温探测系统(THDS)预报的热轴信号的分析经验，供相关预报、处理、监控人员参考使用，对车辆热轴探测系统的发展有一定的促进作用。

车辆轴温探测系统(以下简称THDS)是铁路车辆运行安全监控系统（5T系统）之一，是发现车辆热轴、预防燃、切轴的重要行车安全保障设备。

随着铁路跨越式发展，车辆轴温探测系统的应用面临着新的问题，影响着安全保障作用的发挥，需进一步解决：
一、THDS的作用机理
列车经过在线路边安装的THDS探测设备时，THDS自动探测运行中的车辆轴温，实时发现车辆热轴，探测信息经网络传输到铁路局红外线调度监测主机上自动显示，发现热轴时自动报警，由红外线调度员通知行车调度员安排拦停、检查、甩车、监护运行等处理，保障铁路车辆的运行安全。

THDS对车辆热轴的报警建立在系统对车辆轴温采集、处理、传输和热轴判别的基础上，存在误报警的可能，需红外线调度员发现THDS热轴报警后，对照热轴的波形、数据等进行分析确认，防止因THDS误报警影响列车运行。

车辆段设复示终端，对THDS设备状态、探测数据和报警信息实时显示。

车辆段复示值班员对THDS设备状态24小时不间断监控，发现故障通知维修人员快速处理，保障设备正常运行；对探测数据和报警信息实时浏览分析，加强对设备状态的掌握，指导维修人员对设备的养护。

二、铁路跨越式发展对THDS的应用带来的新变化
近年来相继出现了SKF、NXZ等新型轴承，SKF轴承也从接触式密封罩向非接触式密封罩、从钢保持架向工程塑料保持架转变；既有三大件式转8A货车转向架加装交叉支撑装置，进行K2改造，新造转向架均安装交叉支撑装置；既有轴重23吨的货车继续在线空重车混编运行，新的25吨等轴重的重载车辆及部分特种车也进入了混编队伍；列车运行交路不断延长，既有线客车不断提速。

既有货车面临着巨大的重载、提速、长交路压力，出现了车型新旧不一、载重分布相差较大、不同轴承类型的车辆混编运行、长交路列车车辆连续走行距离大幅增加、客货混跑线路上货车对客车大量避让等新情况，车辆轴承温度的变化规律在同一列车中的分布呈现了巨大的不同，对THDS准确识别车辆热轴和红外线调度员对热轴数据的分析带来了很大的难度。

三、措施
针对铁路形势的新变化，本文从我局两种在用的主型THDS设备出发，结合铁路局、车辆段和设备厂家在THDS数据分析的现场经验，对热轴数据的分析提出一套可行、快捷的办法和程序，供铁路局红外线调度员在预报热轴时和车辆段复示值班员在分析热轴数据时参考，以提高车辆热轴发现、分析的准确性,提升THDS对行车安全的保障效能。

(一)、HBDS-III型光子探头设备热轴数据的分析
1、观察热轴波形是否与标准波形(图1)相符，
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图1：标准波形，1为带轴承挡键的波形，2为无轴承挡键的波形，3为滑动波形。

发现波形异常时，必要时调阅原始波形进行综合分析，排除连续多根轴波形与标准波形不相符合的设备故障。

几种常见异常波形(下列图中标识为4)：
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图2-1：故障尖峰波形图2-2：低温波形
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图2-3：探头噪声大波形图2-4：探头视场遮挡波形
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图2-5：制动火星异常波形图2-6：客车热水干扰异常波形
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图2-7：阳光干扰波形图2-8：制动报闸波形
2、调阅全列报表，分析全列轴温数据是否符合正常轴温规律。

(1)无单侧连续或间断的多个过高温升或负温升现象。

(2)左右侧平均温升(度)相差在15度以内。

(3)因列车制动、调速摩擦瞬间产生火星造成的热轴一般表现为整辆车各轴温度均明显偏高或同轴对侧2个轴承温度明显偏高。

(4)旅客列车因热水、炉灰等干扰造成的热轴，其中热水干扰一般在2位、只能达到强热，炉灰干扰一般在1位、发电机轴头一般在左2位或右3位。

(5)因阳光干扰造成的热轴预报车辆为空平板车或罐车，多发生在连续编组的罐车或集装箱平车一、三轴位置，在一列中可预报多个激强热轴信号；时间为10：00-15：00左右，视太阳高度有所不同；南北走向的铁路线只影响下行方向。

3、调阅静态数据，分析判断各项指标符合要求。

(1) 天空信号电压正常范围：二型机-2伏左右，一般不超过0V，左右侧天空电压差一般不超过1V；三型机-5伏左右，阳光进入探头视场时超过-3V。

(2) 左右器件温度值：器件温度比盘温低40度以上；
(3) 因阳光干扰造成的热轴天空电压明显高出正常范围或接近
饱和。

4、调阅轴距表，客货车轴距与标准轴距偏差是否过大：
标准货车轴距1.75～1.85米，客车轴距2.45～2.55米。

5、因设备探头故障或大门、调制盘（挡板）故障遮挡探头视场时，列车一侧的多辆轴温数据较另一侧明显差别或全部偏高或偏低，且故障侧数据基本一致。

6、几种异常的热靶曲线(下列图中白色点线)
图3-1：横直线(探头损坏或大门没关上) 图3-2：竖直线(热靶测温故障)
图3-3：探头输出饱和(灵敏度过高，应再加一层保护膜)
（二）、HTK-499、391型THDS设备热轴数据的分析
1、观察热轴波形是否与正常波形相似。

图4-1正常波形图4-2热轴波形
几种常见异常波形：
图5-1两侧保护门没关波形图5-2客车因炉渣误报热轴尖峰波形
图5-3一侧探头校零错误波形图5-4一侧探头视场遮挡波形
图5-5探头故障误报热轴波形
2、调阅全列报表，分析全列轴温数据是否符合正常轴温规律。

(1)无单侧连续或间断的多个过高温升；
(2)无过低温升或负温升，始发列车或停时较长刚开出的列车除外；
(3)全列或单侧温升变化一般应大于5度。

(4)左侧和右侧平均温升(度)相差一般应在3度以内。

(5)因列车制动调速摩擦瞬间产生火星造成的热轴一般表现为整辆车各轴温度均明显偏高或同轴对侧2个轴承温度明显偏高。

(6)旅客列车因热水、炉灰等干扰造成的热轴，其中热水干扰一般在2位、只能达到强热，炉灰干扰一般在1位、发电机轴头一般在左2位或右3位。

(7)因阳光干扰造成的热轴预报车辆为集装箱平车或罐车，在连续编组
的罐车或集装箱平车一、三轴多发生，在一列中可预报多个激强热轴；时间为10：00-15：00左右，视太阳高度有所不同；南北走向的铁路线只影响下行方向。

3、调阅分析左右侧背景温度、箱温和环温：夜间左右侧背景温度、箱温和环温相近；白天因受日照影响，箱温比背景温度和环温略高，差值一般在10度以内，背景温度、箱温的左右侧之差一般都不超过8度。

环温仅供参考，但背景温度、箱温（仅HTK-499光子探头型）直接影响热轴判别。

4、调阅轴距表，客货车轴距与标准轴距偏差是否过大：
标准货车轴距1.75～1.85米，客车轴距2.45～2.55米。

5、因设备探头故障或保护门故障和异物遮挡探头视场时，列车一侧的多辆轴温数据较另一侧差别明显或全部偏高或偏低，且故障侧数据基本一致，波形一侧没有或左右波形相差较大。

四、效果
济南西车辆段THDS复示站值班员采取上述措施，在分析热轴预报情况方面取得了较好的效果，有效地判断了热轴信号的故障真空程度，对列检人员快速、准确检查热轴车辆提供了有效的参考依据。

2008年6月16日。