基于紅外線探測(cè)系統(tǒng)的熱輪探測(cè)應(yīng)用

李 軍

（哈爾濱威克科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

一、熱輪故障預(yù)方式

熱輪探測(cè)系統(tǒng)是無(wú)人操作完全由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的探測(cè)設(shè)備，使用非接觸方式探測(cè)列車車輪的溫度，利用包括紅外線測(cè)溫、自適應(yīng)、輪溫規(guī)律、全程溫度采集、數(shù)據(jù)處理、模式識(shí)別等技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)通過(guò)列車車輪溫度的定量測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

該裝置設(shè)計(jì)為加裝到既有紅外軸溫探測(cè)設(shè)備中，并納入紅外軸溫監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一傳輸管理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探測(cè)輪溫，自動(dòng)進(jìn)行異常溫度判別，并根據(jù)故障程度分熱輪一級(jí)、熱輪二級(jí)、冷輪進(jìn)行報(bào)警預(yù)報(bào)。

1 熱輪預(yù)報(bào)：

A 準(zhǔn)確預(yù)報(bào)熱輪，對(duì)異常制動(dòng)（手閘未放、輕出閘等）引起的熱輪提供準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。保障車輛的安全運(yùn)行

B 減少抱閘引起的熱軸誤報(bào)，利用輪熱探測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析，可過(guò)濾 因抱閘引起的熱軸誤報(bào)。大大提高熱軸預(yù)報(bào)兌現(xiàn)率。

C 減少區(qū)間誤攔誤停，通過(guò)精確的輪溫探測(cè)，可使調(diào)度、維護(hù)等部門及時(shí)了解車輛運(yùn)行情況，避免區(qū)間的誤攔，保障運(yùn)行的暢通。

2 冷輪預(yù)報(bào)：

A 準(zhǔn)確得出冷輪所在位置預(yù)報(bào)，可確定制動(dòng)不良或關(guān)門車的車輛

B 通過(guò)冷輪預(yù)報(bào)，可有效防止長(zhǎng)大列車應(yīng)關(guān)門或異常故障引起的制動(dòng)力不足而引發(fā)的事故，更好的保證行車安全。

3 可加裝到現(xiàn)有紅外軸溫探測(cè)設(shè)備上，利用紅外軸溫監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)傳遞熱輪信息，充分借助既有資源，既節(jié)約投資，又便于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一控制和維護(hù)管理。

4 實(shí)現(xiàn)非接觸方式探測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的400度以上高溫的物體。

5 準(zhǔn)確快速反映運(yùn)行中的車輪輪輞溫度，不受陽(yáng)光等外界干擾影響。

二、 探測(cè)位置選取及角度設(shè)計(jì)

熱輪探測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，同探測(cè)方式有著直接的關(guān)系，目前國(guó)外近幾年采用的熱輪探測(cè)位置，一般都在軌平面以上35-40CM處，我們經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)探測(cè)并不是最佳探測(cè)位置，而我們采用探測(cè)角度為水平夾角33度、與鋼軌垂直，探測(cè)車輪下部與鋼軌接觸部分的輪惘位置，通過(guò)平移箱體可調(diào)整探測(cè)的高度，熱輪安裝位置及探測(cè)的角度如圖1。

通過(guò)研究與實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)在這個(gè)探測(cè)位置有著以下優(yōu)點(diǎn)：

1 可以避開閘瓦，避免閘瓦緩解后的余熱引起的誤報(bào)

2 在這個(gè)探測(cè)位置上熱輪，掃描線長(zhǎng)度為40CM，都在車輪上， 反映的溫度更真實(shí)。避免了掃面線過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的干擾多引起的誤報(bào)

3 由于在熱軸探測(cè)系統(tǒng)上加裝，此探測(cè)能更好利用紅外設(shè)備公用資源和控制 ，減少原熱軸探測(cè)系統(tǒng)改動(dòng)，更有利于日常維護(hù)和管理運(yùn)用。

圖3 探頭箱體現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

圖4 熱輪探頭掃描區(qū)域圖（黃線以下區(qū)域）

圖1 輪溫探測(cè)角度圖

圖2 整體設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖

探頭瞄準(zhǔn)點(diǎn)可打在鋼軌與車輪結(jié)合處的輪輞上1-3cm處，以獲取車輪的最高溫度。熱輪探測(cè)裝置的安裝角度設(shè)計(jì)尺寸如圖2所示，通過(guò)平移箱體可調(diào)整熱輪探測(cè)點(diǎn)的高度。

結(jié)語(yǔ)

THDS紅外熱輪探測(cè)系統(tǒng)利用紅外測(cè)溫技術(shù)來(lái)探測(cè)列車車輪的溫度；在車輛正常行駛的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)每輛車的每個(gè)車輪溫度進(jìn)行非接觸式采集，利用包括紅外線測(cè)溫，自適應(yīng)，數(shù)據(jù)處理，模式識(shí)別，計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)庫(kù)和現(xiàn)代通訊等技術(shù)手段，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探測(cè)車輪溫度、自動(dòng)測(cè)量車速、自動(dòng)判別客貨車輛、自動(dòng)實(shí)現(xiàn)計(jì)軸計(jì)輛；利用車輛運(yùn)轉(zhuǎn)熱規(guī)律建立數(shù)據(jù)判別模型，并根據(jù)溫度分一級(jí)、二級(jí)兩個(gè)等級(jí)對(duì)抱閘車輛進(jìn)行報(bào)警預(yù)報(bào)，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)冷輪故障預(yù)報(bào)。探測(cè)抱閘故障車輛，進(jìn)而識(shí)別制動(dòng)機(jī)故障車輛，實(shí)現(xiàn)貨車車輪抱閘實(shí)時(shí)監(jiān)控。

[1]韓才元.展望21世紀(jì)的內(nèi)燃機(jī)車和內(nèi)燃動(dòng)車[J].內(nèi)燃機(jī)車，2000（02）.