车辆轴温智能探测系统(THDS)概论.ppt

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。 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。
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。 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。
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
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。 正常状态的轴承在运转中也有十分复杂的振动和噪声， 其信号总体上表现出随机特性，虽含有周期成分，但 频率较低，能量较弱。一旦轴承内部出现局部损伤， 则振动和噪声信号的结构将发生变化，出现周期性的 冲击脉冲，引起轴承系统的高频共振响应。
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 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 热切轴的重要手段和最后关口。
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。 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。
三、THDS系统与TADS系统
由于轴承Βιβλιοθήκη Baidu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%。
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。 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。
二、THDS系统轴温探测的基础理论
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。 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。