时速160km动力集中电动车组轴温报警系统的改进

现场经验机车车辆工艺第4期2019年8月文章编号：1007>6034(2019)04~005243 DOI；10.14032/j.issn. 1007-6034.2019.04.020时速160k m场力集中电动车組轴温

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郁兆旺1，姜艳林、陈立\刘文平、项学海2

(1.中车南京浦镇车辆有限公司，江苏南京210031;

2.南京紫台星河电子有限责任公司，江苏南京210028)

摘要：文章分析了现有轴温报警系统的现状和存在问题，介绍了轴温系统在时速丨60 k m动力集

中电动车组应用上的改进与升级，为使用与运营带来了改善与安全提升。

关键词：轴温；数模混合传感器；记录仪

中图分类号：U266.2 文献标识码：B

行车安全是轨道车辆最基本、最重要的要求之一，为保障列车运行的安全，研究如何对列车转向架 轴温的监测和超温报警具有重要意义。

某一车厢某一轴位报警时，除此车厢报警器报 警显示外，其他车厢报警器也应进行报警并显示报警车顺号、轴位和轴温。

1轴温报警系统背景

轴温系统从20世纪80年代初开始应用于铁道 车辆，最初采用的熔断式传感器，改进后采用电阻型 模拟温度传感器。丨986年初采用电流型模拟温度传感器；1988年将传感器方案改进为双P N结并进 行了统型；1990年，研制了 TW -J型轴温系统新增了联网功能；1997年研制了 ZB1型轴温系统引人了 数字传感器和记录仪功能；2002年铁标TB/T 2226 -2002对KZS/M型轴温系统进行统型。2016年铁

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图1KZS/M轴温报警系统拓扑图

标TB/T 2226 -20丨6再次升级了 KZS/M型轴温系统的统型。

同年，针对时速160 km动力集中动车组的TD-J Z型轴温系统研制开始，主要在KZS/M系统上进 行升级改进。

2现有KZS/M轴温报警系统

2.1 KZS/M轴温报警系统拓扑图（图1)

KZS/M型轴温系统包括集中轴温报警器、温度 传感器（分为轴温传感器和环温传感器）、轴温数据 记录仪；代理节点为车辆网络。

项目基金：中国铁路总公司重点科研项目（编号2016J002 -E)

收稿曰期：20丨9 -04 -08

作者简介：郁兆旺（1987-),男，工程师，本科。2.2现有系统设备及特点

(1) 传感器。传感器为单模拟传感器或单数字传感器，安装于转向架8个轴箱上，环温传感器安装

于车下车体上，均与报警器连接。

(2) 轴温报警器。KZS/M报警器特点：

①列车联网通信线与列车播音线（含车体接地 线）共用；

②报警器之间应具有联网通信功能；

③报警器可监测本车轴温状态并可调阅网络中 其他车厢的数据；

④当发生报警时，除轴温超温车厢的报警器一直发出报警声音外，其他车厢报警器报警声音鸣叫

(10 ±1) S后停止鸣叫。

(3) 记录仪。记录仪特点：

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郁兆旺，姜艳林，陈立，等时速160k m动力集中电动车组轴溫报警系统的改进

①列车联网通信线可与列车播音线（含车体接 地线）共用；

② 记录仪显示网络的通信状态，可以观察、记录 各个车厢的轴温；

③当某一车厢报警时，记录仪每分钟记录1次。报警数据记录包括报警时间、车顺号、车种车号、报

警的轴温、轴位和环温。

2.3工作逻辑

工作逻辑流程见图2。轴温报警器在通电后自

检，检查设备自身工作情况和传感器工作情况，开机

即往网络发送数据，自检完成后运行中，若发现某一

轴超环温的超温值达到45 t，则发出报警，并通过

记录仪记录数据。

2.4发现的问题及分析

(1) 测温范围不够宽。当前125 1已经是主流 数字温度传感器的瓶颈，然而在实际使用中，一旦发

生热轴，轴温将急剧上升，数分钟内即可突破此上

限，超极限时传感器将遭受不可逆的损坏。

(2) 抗干扰性能较差。传感器线缆由于采用2 芯橡胶电缆，信号传输无屏蔽层保护，容易受到外界

干扰。工业现场使用环境恶劣，极端条件下，外界干

扰会导致传感器通信不上或数据畸变，最终导致误

报，甚至漏报，存在安全隐患。

(3) 无冗余设计。由于每测点仅采用一个传感 器，一旦发生故障，则丧失对温度点的监测。

(4) 逻辑中超温条件不完全符合应用条件，例 如外温在0 t时，当轴温达到45 T，对于轴来说是

能够正常工作的温度，不需报警。

(5) 软件局限。由于硬件的限制，无法采用复 杂的算法，易出现误报。在与播音用一根通信线的

情况下，因没有加车次号筛选，导致数据与邻近轨道

上列车数据通过播音天线发生相互串扰。(6)列车数据接口少。与车辆网络的通信只发

不收，无法获取列车数据，限制了诊断功能。

3改进后的轴温报警系统

3.1改进后的网络拓扑图

改进后采用TDJZ型轴温系统（见图3)。TDJZ 型轴温系统包括轴温报警器、温度传感器（为数字 和模拟复合传感器）、轴温记录仪，设置了独立的网络接口与轴温报警器通信。

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3.2改进后的系统设备

(1) 传感器。传感器采用数模混合冗余式，数 字元件采用DS18B20及其升级型号的温度传感器，

模拟元件采用PT1 ,000铀电阻式温度传感器。

传感器材料采用不锈钢，结构采用“L”型活出

线设计。测量温度范围：-55 t ~ 150丈。

(2) 轴温报警器。与KZS/M相比增加的功能有：

①报警器接收列车网络信息：时间、速度、车次 号、车厢号、车号。

②报警器同时读取温度传感器的数字测温单元

和模拟测温单元。如果读到的数字测温单元温度为

正常值，且小于或等于120 t，那么报警器取数字测

温单元的温度。如果数字测温单元读数据异常，或

者读到的温度大于120 ,那么取模拟测温单元的

温度。

(3) 记录仪。与KZS/M系统相比增加的功能有：

①记录仪显示网络中报警器的在线状态，查询 网络中每辆车的轴温，能够绘制30 m in内的轴温曲

线，轴温曲线的数据间隔要求小于（10 ±1) s。记录

仪应带有通信状态指示灯。

② 记录仪带有标准U SB接口。能够一次性把记录仪上全部数据转存到U盘上。

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