车辆轴温智能探测系统(THDS)概论PPT课件
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THDS系统简介
一、THDS系统的发展历史
车辆轴温智能探测系统（THDS）：通常称为红外 线轴温探测系统，是利用安装在轨边的温度探测 装置，采用辐射测温技术，实时检测运行状态下 的列车轴承温度，发现车辆轴承故障隐患，保证 铁路运输安全的车辆安全防范系统。
70年代：开始研制一代机，热敏电阻测温，交流 放大，不定量测温，描笔式记录仪输出，人工判 断热轴。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和最后关口。
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THDS系统简介
由于物体的温度与其红外线辐射能量有关，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。
2006年，加紧完成设备统型工作，实现网络传输、自适应 标定、双探测角度等，其设备型号统一为THDS-A型。
2010年8月，铁道部组织各设备厂家，将现有THDS-A型设 备各项成熟、先进技术进行集成，形成了统一制造标准，
具备完全互换性的THDS-B型设备。
3
THDS系统简介
二、THDS系统轴温探测的基础理论
铁路车辆轴承温度过高是车辆轴承出现故障的一个重要表 征，而且轴承故障的严重程度与轴承温度的高低有着复杂 而密切关系。
4
THDS系统简介
根据机械故障诊断原理，滚动轴承诊断的物理方法主要有温度、 振动、声学、油液分析等方法。因此，轴承温度并非轴承故障 唯一的表征。
当轴承故障处于点蚀、剥离等早、中期状态时，由于轴承润滑 尚为失效，轴承产生的运转热并不突出，温度诊断对这类轴承 故障的敏感性较差。从全路的统计情况看，每年都有相当数量 的轴承处在“带病服役”阶段，在检修中发现许多货车轴承故 障，而红外探测系统并未报警。同时，受轴承密封类型、装配 时发生的过盈配合、油脂注入量等内部因素影响，以及车辆在 运行过程中的装载情况（超、偏载）、轮对踏面情况、运行环 境等外部因素影响，容易出现某一轴承运转热相对过高的情况， 此时并不意味着轴承出现了故障。因此，轴承温度并非轴承故 障必然的表征。
车辆轴温智能探测系统通过实时测量行进中列车车辆的轴承温 度，并根据是否出现异常轴温（热轴）判断车辆轴承状态是否 异常，及时发出警告，从而防止出现列车热切轴事故的车辆安 全防范系统。
经过多年的发展，车辆轴温智能探测系统目前已形成保障列车 运行安全的一个智能化、网络化、信息化的系统，综合运用红 外探测技术、自动控制技术、计算机技术、信息处理技术、网 络通信技术，实现分散探测，集中报警，联网运行，信息共享， 防止铁路车辆热切轴事故的发生，成为保障铁路运输安全与畅 通的一个重要体系。
7
THDS系统简介
三、THDS系统与TADS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。
货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统（简 称TADS系统）是采用声学诊断技术和计算机 网络技术，通过对运行中货车轴承噪声信号的 采集和分析，识别轴承的工作状态，可提供有 效的轴承内部故障诊断结果，并能够准确分辨 滚动轴承故障部位。系统预报准确率≥97%。
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THDS系统简介
轴承温度并非轴承故障唯一和必然 的表征。这也是利用轴承温度判断轴承故障的最 大不足。
一是温度检测一般具有简单、成熟、易于实现的特点， 具备非接触性、灵敏度高、检测速度快的优点。能够满足 我国铁路运输安全监控的需要。
二是通过准确测量轴承温度，科学、合理的对异常轴
温进行判别，并与其它车辆安全防范系统综合利用，同样
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。
8
THDS系统简介
正确解读TADS系统预报准确率 ≥97%
预报准确率≠探测准确率
从系统名称的定义上看，货车滚动 轴承早期故障轨边声学诊断系统。
早期
微小 局部
从TADS系统的原理分析
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THDS系统简介
当轴承零件的滚动工作面上出现故障（如剥离、碎裂、 点蚀、塑性变形等）时，在轴承运转中滚动体碾压到 故障部位，就会产生冲击振动。这种冲击振动与正常 情况下的振动有所不同，具有很宽的频率范围，常能 激起轴承零件的共振，引发异常声响。这种信号的特 点是每个冲击的作用时间很短，能量不大，但频谱丰 富，且冲击具有周期性。
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。
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。
一、THDS系统的发展历史
车辆轴温智能探测系统（THDS）：通常称为红外 线轴温探测系统，是利用安装在轨边的温度探测 装置，采用辐射测温技术，实时检测运行状态下 的列车轴承温度，发现车辆轴承故障隐患，保证 铁路运输安全的车辆安全防范系统。
70年代：开始研制一代机，热敏电阻测温，交流 放大，不定量测温，描笔式记录仪输出，人工判 断热轴。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和最后关口。
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THDS系统简介
由于物体的温度与其红外线辐射能量有关，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。
2006年，加紧完成设备统型工作，实现网络传输、自适应 标定、双探测角度等，其设备型号统一为THDS-A型。
2010年8月，铁道部组织各设备厂家，将现有THDS-A型设 备各项成熟、先进技术进行集成，形成了统一制造标准，
具备完全互换性的THDS-B型设备。
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THDS系统简介
二、THDS系统轴温探测的基础理论
铁路车辆轴承温度过高是车辆轴承出现故障的一个重要表 征，而且轴承故障的严重程度与轴承温度的高低有着复杂 而密切关系。
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THDS系统简介
根据机械故障诊断原理，滚动轴承诊断的物理方法主要有温度、 振动、声学、油液分析等方法。因此，轴承温度并非轴承故障 唯一的表征。
当轴承故障处于点蚀、剥离等早、中期状态时，由于轴承润滑 尚为失效，轴承产生的运转热并不突出，温度诊断对这类轴承 故障的敏感性较差。从全路的统计情况看，每年都有相当数量 的轴承处在“带病服役”阶段，在检修中发现许多货车轴承故 障，而红外探测系统并未报警。同时，受轴承密封类型、装配 时发生的过盈配合、油脂注入量等内部因素影响，以及车辆在 运行过程中的装载情况（超、偏载）、轮对踏面情况、运行环 境等外部因素影响，容易出现某一轴承运转热相对过高的情况， 此时并不意味着轴承出现了故障。因此，轴承温度并非轴承故 障必然的表征。
车辆轴温智能探测系统通过实时测量行进中列车车辆的轴承温 度，并根据是否出现异常轴温（热轴）判断车辆轴承状态是否 异常，及时发出警告，从而防止出现列车热切轴事故的车辆安 全防范系统。
经过多年的发展，车辆轴温智能探测系统目前已形成保障列车 运行安全的一个智能化、网络化、信息化的系统，综合运用红 外探测技术、自动控制技术、计算机技术、信息处理技术、网 络通信技术，实现分散探测，集中报警，联网运行，信息共享， 防止铁路车辆热切轴事故的发生，成为保障铁路运输安全与畅 通的一个重要体系。
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THDS系统简介
三、THDS系统与TADS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。
货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断系统（简 称TADS系统）是采用声学诊断技术和计算机 网络技术，通过对运行中货车轴承噪声信号的 采集和分析，识别轴承的工作状态，可提供有 效的轴承内部故障诊断结果，并能够准确分辨 滚动轴承故障部位。系统预报准确率≥97%。
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THDS系统简介
轴承温度并非轴承故障唯一和必然 的表征。这也是利用轴承温度判断轴承故障的最 大不足。
一是温度检测一般具有简单、成熟、易于实现的特点， 具备非接触性、灵敏度高、检测速度快的优点。能够满足 我国铁路运输安全监控的需要。
二是通过准确测量轴承温度，科学、合理的对异常轴
温进行判别，并与其它车辆安全防范系统综合利用，同样
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。
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THDS系统简介
正确解读TADS系统预报准确率 ≥97%
预报准确率≠探测准确率
从系统名称的定义上看，货车滚动 轴承早期故障轨边声学诊断系统。
早期
微小 局部
从TADS系统的原理分析
9
THDS系统简介
当轴承零件的滚动工作面上出现故障（如剥离、碎裂、 点蚀、塑性变形等）时，在轴承运转中滚动体碾压到 故障部位，就会产生冲击振动。这种冲击振动与正常 情况下的振动有所不同，具有很宽的频率范围，常能 激起轴承零件的共振，引发异常声响。这种信号的特 点是每个冲击的作用时间很短，能量不大，但频谱丰 富，且冲击具有周期性。
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。
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。