红外线轴温探测系统的发展与思考_赵长波

文章编号:1002-7602(2009)01-0028-03

红外线轴温探测系统的发展与思考

赵长波,陈 雷

(铁道部运输局装备部货车处,北京100844)

摘 要:回顾了中国铁路红外线轴温探测系统的发展历程,介绍了各时期红外线轴温探测设备的技术特点,分析了红外线轴温探测系统的运用现状,并根据红外线轴温探测系统的发展方向提出了建议。

关键词:红外线轴温探测系统;历史回顾;运用现状;发展方向中图分类号:U 270.7 文献标识码:B

收稿日期:2008-09-05

作者简介:赵长波(1966-),男,高级工程师。

中国铁路自1978年开始推广具有自主知识产权的红外线探测技术以来,经过30年的发展,红外线探测设备总量达到3412台,目前已经全部覆盖中国铁路7 8万km 的营业里程,形成了世界上最大甚至是最先进的红外线轴温探测网络,每年都防止了大量燃切轴事故,为铁路运输安全生产做出了贡献。

红外线轴温探测系统的发展大约经历了4个阶段:第1阶段以探测滑动轴承为主,技术方法是采用描笔记录仪,将得到的结果在记录纸带上画出对应于滑动轴承温度的等高线,探测设备无法对数据进行分析、处理和存储,设备称为一代机;第2阶段以探测滚动轴承为主,兼顾滑动轴承,采用计算机技术,能够对探测数据进行分析和处理,并进行数据存储,设备称为二代机;第3阶段以适应高车速为主,采用光子探头技术,并加装了车号跟踪装置,实现了车号智能跟踪和热轴预报,设备称为三代机;第4阶段全面利用5T 预报信息进行综合预报,并采用了双探结构,热轴预报的准确性高,较好地适应了铁路提速和重载的需求,并统一制式,统一标准,设备称为四代机或统型机。

对红外线轴温探测系统的发展历史进行回顾和展望,有助于红外线工作者更好地做好各项工作。

1 国内外红外线轴温探测技术发展回顾

1.1 国外红外线轴温探测系统的历史和现状目前,国外红外线探测设备主要生产厂家有美国GE 公司(原SERVO 公司,已经被GE 收购)、美国SOU TH TECH NOLOGY 公司、法国CSEE 公司、法国ALSTOM 公司、瑞典费郎泰克公司(Frontec Co mp.Sw eden)、奥地利AV I 公司和德国TC 公司。美国1952年研制出第1台红外线轴温探测仪,专利申

请者是AUBREY V CASEY 。随后美国的SERVO (伺服公司)、GE(通用电器公司)及RAILTRON 公司分别为自己的红外线轴温探测仪申请了专利。在20世纪80年代末90年代初,由于微型计算机和微处理器的出现,美国公司完成了红外线轴温探测系统的升级换代,使系统能够实现自动热轴判别和自动语音报警等。

从1989年开始,中国铁路从美国哈曼电子公司(H armon E lectr onics Inc)定购了多批红外线轴温探测设备,安装在广铁集团公司管辖的京广线和广深线。由于我国铁路车辆轴温探测的技术条件较为复杂,所购设备的软件不能满足我国铁路的要求,所以未能取得令人满意的效果。目前这些设备正在逐步被国产设备所替换。

1.2 我国红外线轴温探测系统的历史和现状1.

2.1 一代机

我国从1958年开始进行应用红外线技术探测铁路车辆轴温的研究工作,通过铁路内外有关科研人员15年的共同努力,于1973年试制出了第1台样机。1977年铁道部完成对H ZT 1型描笔式红外线轴温探测器的技术鉴定,1978年全路推广运用红外线轴温探测器,先后在各编组站、区段站配备了红外线轴温探测器。H ZT 1型笔式红外线轴温探测器一般由安装在进站咽喉区外边的探头、探头附近的发送端机和列检所内的接收端机组成,由接收端机的描笔式记录仪根据轴温信号绘出轴温波形,供值班员判别后通知列检人员处理。探测器不具备数据处理和贮存记忆功能,以探测滑动轴承为主,适应的列车速度为5km /h ~70km/h 。

为了加强对红外线轴温探测器的管理和运用,铁道部于1982年颁发了 红外线轴温探测技术管理规则 ,建立了红外线轴温探测器生产基地,各铁路局也

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铁道车辆 第47卷第1期2009年1月

迅速地建立了红外线轴温探测设备检测所,进行红外线轴温探测器的维修。

1.2.2 二代机

随着铁路运输的发展和车辆技术结构的变化,全路客货车辆逐步实现了滚动轴承化,一代机已不能适应新形势的要求。因此,于1985年研制出二代机的第1台样机,经过不断完善改进,于1987年通过铁道部技术鉴定并定型推广使用,生产厂家为哈尔滨铁路局科研所、航天部五〇二所和广汉电务修配厂。

二代机由下探式探头、监测站主机和中央处理系统3部分组成,可适应的列车速度为5km/h~l60 km/h,探头测得的轴温信息由监测站主机处理后,经铁路通信信道传输至中央处理系统,对热轴进行跟踪,在燃轴发生前,通知有关部门拦停列车并对热轴进行检查处理。第2代红外线轴温探测系统具有网络布点、热轴跟踪、探测点无人值守、人机对话等特点,具有自动探测热轴、自动测速、自动计轴计辆、自动识别客货车辆、自动识别滚动和滑动轴承的功能,可自动探测蒸汽、内燃、电力机车牵引段内运行的各种类型车辆的热轴;可实时报警,连续跟踪,预报微热、强热、激热轴,并存储被探测列车的有关参数备查。热轴判别采用按照温升倍比进行定性的模式。

随着二代机的推广,1999年铁道部重新修订颁发了针对二代机的 红外线轴温探测系统管理检修运用规程 ,对红外线轴温探测系统进行规范管理。

1.2.3 三代机

为适应铁路提速战略的实施,铁道部组织生产厂家研发了能够适应200km/h高速列车的热敏元件直流探头、适应240km/h的交流探头和适应360km/h 的光子探头,并采用自适应测量技术,研制相应探头、相关硬件电路和相应控制软件,提高了探测轴温的适应速度和精度。由于对元器件采用半导体制冷,使得探头的精度、可靠性和使用寿命也逐步提高。为了实现精确跟踪,研制了红外线加装车号自动识别系统,彻底消除误甩的情况,提高了热轴跟踪的准确性。热轴判别采用以跟踪温度跃升和温升的绝对值为主并结合温升倍比进行定性的模式,将高速探头技术与车号自动识别技术运用在二代机上,称为三代机。这种机型于2002年通过了铁道部组织的技术鉴定。

三代机的另一个显著特点是实现了数据传输通道的突破,将专用音频话路通道提升为通信网络通道(如ADSL、数字通道),传输速率由1.2kb/s提高到100 Mb/s。

1.2.4 四代机(统型机)

随着铁路高速重载、长交路直通列车的开行和通用技术的进步,通过历次铁路提速的实践和考验,红外线轴温探测系统取得了又一次突破,即双探头技术能够自动剔除阳光干扰和轴承密封罩摩擦热造成的设备误报。2005年铁道部安排在大秦线和其他线路进行双角度探测试验,获得了全路各种类型车辆的宝贵技术数据。2006年哈尔滨铁路局科研所、北京康拓公司和广汉科峰公司按照铁道部提出的统一标准、统一制式要求,基于数据库和网络智能化,研制出了新一代的红外线轴温探测设备,并通过了铁道部组织的技术鉴定。该设备称为四代机或统型机。

红外线轴温探测设备四代机的突出特点是:

(1)部分零部件实现了互换,便于统一维护标准,并为热判标准的统一奠定了基础,使跨局跟踪数据更有可比性;

(2)采用双探头技术,从轴承的中隔圈和密封罩2个位置采集温度,既能避免部分车型结构性漏探,又能避免阳光干扰和接触式密封装置摩擦热造成的误报,进一步提高了热轴预报的准确性;

(3)能够与5T信息进行对接,为实现综合预报打下了基础;

(4)利用数据库和网络智能化技术,加强了数据统计分析功能,完善了设备常见故障的自检功能。

随着跨局运行列车的大量开行,在铁路分局范围内进行跟踪预报的区域性联网模式已经无法适应铁路运输发展的需要。红外线轴温探测系统全路联网攻克了3个技术难点:

(1)不同厂家的红外线设备之间能够互联互通;

(2)同一厂家不同机型设备之间能够互联互通;

(3)不同线路、不同铁路局之间能够互联互通。

中国铁路于2003年建立了铁路分局、铁路局和铁道部三级联网系统,通过分局、路局间互传协议和标准的规范,实现了局交接口之间的信息互传,列车轴温自始发至终到均能够得到全过程跟踪和监控。同时,铁路各级管理部门通过网络查询,可以实时掌握轴温数据,并通过联网系统的统计功能,加强红外线数据的分析,指导红外线运用工作。

2 影响运输畅通的原因分析

2.1 运用理念陈旧

红外线从一代机发展到二代机用了9年时间,从二代机发展到三代机用了15年时间,这24年(1978年 2002年)的时间是红外线探测技术探索、研究的时期,人们关心更多的是如何防止事故,而对运输效率的影响则考虑较少。这种注重安全、忽视畅通的思维模式,使红外线运用理念形成了 宁可错杀一千,绝不

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