鐵路客車(chē)車(chē)輛電器控制柜升溫檢測(cè)方法的討論

顧翔 王偉

摘要：隨著中國(guó)鐵路事業(yè)的不斷發(fā)展，高鐵發(fā)展突飛猛進(jìn)，既有客車(chē)發(fā)展也緊跟步伐。既有客車(chē)安全監(jiān)控手段也逐漸由人控轉(zhuǎn)向機(jī)控?？蒲袡C(jī)構(gòu)及各大廠(chǎng)商相繼研制了TADS、TCDS、TPDS、TVDS等安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)列車(chē)關(guān)鍵部位起到了有效的安全保障，列車(chē)的安全防護(hù)等級(jí)得到了大幅提高。車(chē)輛電器控制柜雖有PLC進(jìn)行故障保護(hù)及記錄，但是電器控制柜升溫控制仍停留在人工監(jiān)測(cè)階段。本文討論如何將車(chē)輛電器控制柜配線(xiàn)升溫檢測(cè)與紅外熱成像技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫升進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控。

關(guān)鍵字：車(chē)輛電器控制柜、配線(xiàn)升溫、紅外熱成像、實(shí)施監(jiān)控、報(bào)警、數(shù)據(jù)收集

引言

目前DC600V列車(chē)使用TKDG型鐵路客車(chē)電器綜合控制柜（以下簡(jiǎn)稱(chēng)電器控制柜），是集電源轉(zhuǎn)換控制、空調(diào)機(jī)組控制、蓄電池欠壓保護(hù)、照明控制等功能單元于一體的智能型電器控制柜；可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）是電器控制柜的核心，通過(guò)微型可編程序終端（以下簡(jiǎn)稱(chēng)顯示觸摸屏）接受各種指令并自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的操作步驟，對(duì)電器系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種故障及時(shí)進(jìn)行診斷、指示并保護(hù)[1]。

綜合控制柜包含有DC600V和DC110V的電源系統(tǒng)，由于高電壓在使用過(guò)程中，有時(shí)會(huì)發(fā)生柜內(nèi)電路短路；或者母排由于螺栓過(guò)緊過(guò)松，造成母排發(fā)熱；需要跳閘時(shí)沒(méi)跳，而使得線(xiàn)路發(fā)熱甚至燃燒…….等多種危及車(chē)輛安全的問(wèn)題。

車(chē)輛電器控制柜配線(xiàn)溫升的監(jiān)測(cè)仍停留在人工檢查的階段，目前的主要方法是由車(chē)輛乘務(wù)員在列車(chē)運(yùn)行過(guò)程中每3H打開(kāi)電器控制柜，使用紅外線(xiàn)溫度探測(cè)器對(duì)電器控制柜的主要接線(xiàn)進(jìn)行測(cè)溫并做好記錄。由于存在3小時(shí)的真空期，如果期間發(fā)生電器燒損，輕則造成車(chē)內(nèi)電器不能正常使用，重則引起客車(chē)火災(zāi)。檢修階段目前仍在使用17版的測(cè)溫貼。一張測(cè)溫貼98元，一張78個(gè)，平均1.25元一張，以25TDC600V為例，10平方以上線(xiàn)需要粘貼，需要100張左右，一個(gè)E3修就需要125元，按全局配屬600V車(chē)型1000輛計(jì)算，全部做一次E3修，測(cè)溫貼需要消耗12.5萬(wàn)元；4次E3修后進(jìn)行廠(chǎng)修，段修需消耗50萬(wàn)元。目前對(duì)E3修的綜合柜配線(xiàn)測(cè)溫貼進(jìn)行全部更換，一個(gè)工人用時(shí)40-60分鐘。同理運(yùn)用過(guò)程中如遇測(cè)溫貼更換，成本會(huì)繼續(xù)增加，運(yùn)用過(guò)程中測(cè)溫貼實(shí)時(shí)狀態(tài)觀(guān)察不方便，配線(xiàn)過(guò)熱測(cè)溫貼變色不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，往往是發(fā)生配線(xiàn)燒損老化時(shí)才能發(fā)現(xiàn)安全隱患，起不到有效的報(bào)警監(jiān)控作用。所以綜合柜需要一套全面溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備，來(lái)監(jiān)測(cè)柜內(nèi)所有設(shè)備的溫度是否超出正常范圍的變化。

設(shè)計(jì)原理

考慮到鐵路的特殊性，根據(jù)“以人為本，按需設(shè)計(jì)，量體裁衣”的原則，保障旅客列車(chē)安全運(yùn)行，不影響車(chē)內(nèi)設(shè)備使用，不妨礙旅客出行體驗(yàn)，以系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性為根本，運(yùn)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，采用成熟產(chǎn)品。做到標(biāo)準(zhǔn)化、先進(jìn)性、成熟性、安全性、可拓展性。

設(shè)計(jì)目標(biāo)

在不改變車(chē)內(nèi)綜合柜的結(jié)構(gòu)，不并接到車(chē)內(nèi)系統(tǒng)的情況下在電器控制柜狹小空間內(nèi)安裝一套裝置實(shí)現(xiàn)配線(xiàn)溫升報(bào)警裝置做到

1.實(shí)時(shí)對(duì)電器控制柜溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)

2.實(shí)時(shí)對(duì)超溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警

3.將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸

4.要充分利用既有客車(chē)上的設(shè)施設(shè)備

研究?jī)?nèi)容

1.電源模塊：采用12VDC電源對(duì)整套裝置提供電力，電器控制柜線(xiàn)排可提供12V直流電。

2.測(cè)溫鏡頭：測(cè)溫型熱成像雙光譜智能球型攝像機(jī)使用矩陣測(cè)光傳感器對(duì)指定范圍內(nèi)的電器元器件進(jìn)行測(cè)溫，支持超限溫度設(shè)置及報(bào)警設(shè)置，可設(shè)置不同區(qū)域報(bào)警，可按區(qū)域及元?dú)饧瑴厣舷拊O(shè)置報(bào)警溫度，將超溫?cái)?shù)據(jù)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警。

3.接口模塊：設(shè)有配置調(diào)試接口及485接口，離線(xiàn)工作時(shí)，溫度報(bào)警通過(guò)配置調(diào)試接口，連接到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)發(fā)生溫度超限時(shí)，進(jìn)行報(bào)警；在線(xiàn)工作模式時(shí)，設(shè)備通過(guò)485總線(xiàn)連接到計(jì)算機(jī)上，通過(guò)后臺(tái)軟件可監(jiān)控柜內(nèi)的溫度變化。

4.CPU處理單元：收集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

5.外形設(shè)計(jì)：考慮電器控制柜內(nèi)部空間狹小，設(shè)計(jì)一套58*40mm立方體設(shè)備，將電源模塊、測(cè)溫鏡頭、接口模塊、CPU處理單元集成于其中，并為蜂鳴器、測(cè)溫鏡頭、激光燈、電源接口、485接口開(kāi)槽；將立方體設(shè)備粘貼于電器控制柜柜門(mén)內(nèi)側(cè)。

6.前段安裝空間計(jì)算：需要安裝的前端設(shè)備主要有：綜合柜平面溫度檢測(cè)儀。采用水平120度/垂直25度的視場(chǎng)角的鏡頭，可以最大水平60cm，垂直14cm的空間測(cè)溫；前段設(shè)備的安裝，應(yīng)該貼在柜門(mén)上，鏡頭正對(duì)設(shè)備。

產(chǎn)品參數(shù)

結(jié)束語(yǔ)

紅外熱成像技術(shù)已經(jīng)普遍運(yùn)用于電力系統(tǒng)，對(duì)電力控制柜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。近年來(lái)因車(chē)輛電器故障造成的鐵路安全事故也屢見(jiàn)不鮮，電器控制柜作為大功率用電設(shè)備，與列車(chē)運(yùn)行安全、旅客生命安全息息相關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的必要性也不可小覷。本討論為紅外熱成像技術(shù)與電器控制柜的結(jié)合提供了一套理論依據(jù)與解決方案實(shí)現(xiàn)對(duì)電器控制柜配線(xiàn)溫升進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到發(fā)現(xiàn)必報(bào)警。通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)收集，軟件分析，豐富鐵路大數(shù)據(jù)庫(kù)，填補(bǔ)電器控制柜升溫?cái)?shù)據(jù)空白。為鐵路大數(shù)據(jù)發(fā)展貢獻(xiàn)出一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]武漢新創(chuàng)芯科技有限責(zé)任公司.25G型DC600V供電客車(chē)用TKDG型鐵道客車(chē)電器綜合控制柜使用說(shuō)明書(shū).https：//wenku.baidu.com/view/2e8d8ae11ed9ad51f11df246.html.2009年1月。