THDS-BS型紅外線設備探頭擋板故障探討與分析

摘 ?要：紅外線軸溫探測設備作為車輛安全監(jiān)控的重要組成，在運輸安全方面發(fā)揮著關鍵作用，本文通過介紹THDS-BS型紅外線軸溫探測設備組成、功能、特點，分析存在的擋板故障現(xiàn)象，分析相關原因，提出解決方法，為重載車輛安全運輸提供參考建議。

關鍵詞：紅外線軸溫;探頭;擋板;故障

1 引言

大秦線THDS-BS型紅外線軸溫探測設備擔負著重載專線的車輛安全監(jiān)控作用，由于該設備長期處于室外軌道邊，受到設備自身及環(huán)境因素影響擋板故障率較高，設備發(fā)生擋板故障會產(chǎn)生較大危害，如果擋板不開，會造成紅外線探頭無法探測軸承溫度，存在漏報車輛熱軸故障的安全風險，如果擋板不關，影響直流光子探頭的校零穩(wěn)定性，會造成探頭測溫失準，探頭擋板故障對紅外線軸溫探測設備造成的安全隱患非常大，對車輛安全運輸監(jiān)控和設備維護部門是嚴峻考驗。

2 功能特點

2.1概念

THDS紅外軸溫探測站是由工業(yè)控制機（IPC）通過車號天線、智能跟蹤裝置來識別車輛編號;通過監(jiān)測車輪傳感器（磁頭）感知列車的運行位置、速度等參數(shù)實現(xiàn)計軸計輛;同時控制軌邊軸箱掃描器的大門、熱靶、擋板、調(diào)制盤等機構，通過紅外軸溫探頭（內(nèi)外雙探頭）測量列車軸箱內(nèi)、外側的外表輻射溫度，得到列車每個軸箱的內(nèi)外側軸溫波形。對得到的原始軸溫波形，通過專家系統(tǒng)模型推理、經(jīng)驗歸納推理、異常波形模版匹配、熱軸波形模版匹配等方法，對每個軸承的熱軸狀態(tài)進行判別，作出微熱、強熱、激熱的預報。將車號、計軸計輛數(shù)據(jù)、軸溫波形、自檢數(shù)據(jù)等匯總形成列車報告上傳到鐵路局監(jiān)測中心。

2.2組成

2.2.1探頭箱和卡軌器

本系統(tǒng)每個方向有兩個探頭箱，分別安裝在探測站的軌道兩側。探頭箱由下箱體、上蓋組成。下箱體由殼體、第二級減震器、探頭卡具、箱體鎖機構、下風道部件及出線口等組成;上蓋由保溫層、上蓋鎖機構、雙電機大門機構、熱靶、接線板、大門電機、擋板電機、防雪保護罩、防雪板、上風道部件等組成。

2.2.2熱靶大門組件

本系統(tǒng)采用熱靶標定的自適應溫度標定方法，實時獲得軸溫計算標準，使系統(tǒng)能夠自動適應探頭工作狀態(tài)的變化，軸溫計算準確。根據(jù)環(huán)境溫度的不同，熱靶標定需要1.5到2分鐘。熱靶大門組合件除為軸溫計算提供溫度基準外，還要在列車到達前、后將探頭箱封閉，保護內(nèi)部的清潔，并避免某些外界因素損壞內(nèi)部部件。熱靶大門組合件由力矩轉角電機驅(qū)動，一個電機驅(qū)動一個熱靶結構簡單可靠，易于維護且在掉電狀態(tài)下能夠保持自鎖狀態(tài)有效避免人為破壞。

2.2.3箱體結構

掃描器箱體采用玻璃鋼模壓成型薄殼結構，該材料具有尺寸精度易保證且導熱系數(shù)小，強度高，質(zhì)量輕，不易腐蝕，外觀光潔易清理等優(yōu)點，完全滿足軌邊振動、沖擊、高溫、高濕等惡劣環(huán)境下可靠工作的要求。

2.3擋板測溫原理

擋板測溫是該系統(tǒng)的其中一項工作，系統(tǒng)中有很多部件需要測量實時溫度，如擋板溫度、調(diào)制盤溫度、熱靶溫度、光子器件溫度、環(huán)境溫度，柜溫。這些部件的測溫原理都是一樣。如上圖所示，溫度傳感器采用的是鉑電阻，型號為PT100，它負責采集溫度，不同溫度下本身的阻值不同，0℃時PT100的阻值為100歐姆，當溫度上升時阻值變大，溫度下降時阻值變小。0～40℃對應的阻值為100～115歐姆。除環(huán)溫和柜溫的采集外，其他采集電路均通過溫度變送器，將電阻溫度信號轉換為4～20mA電流信號，傳送到控制箱的測溫板。環(huán)溫和柜溫采用直接將電阻信好連接到測溫板。測溫板將電流溫度信號和電阻溫度信號進行調(diào)零和放大，按照圖中的公式調(diào)整成電壓信號，電壓范圍：-10V～+10V，并將這些溫度信號通過AD采集接口SM1和SM2送到AD采集卡，AD采集卡將電壓模擬信號轉換成數(shù)字量，供系統(tǒng)處理和顯示。

一般各部件測溫出現(xiàn)問題，可能出現(xiàn)在某一環(huán)節(jié)，查找故障時可以一個環(huán)節(jié)一個環(huán)節(jié)逐一排查。例如靶溫故障，熱靶溫度顯示-100度，可先測量探頭箱上蓋熱靶的PT端電阻，在熱靶不加熱的情況下，阻值應符合上面說的組織范圍。如果不符合則判斷熱靶內(nèi)的鉑電阻損壞。如果正常，可以查找下一環(huán)節(jié)。

3 故障分析

3.1單側擋板故障，故障現(xiàn)象為單側熱靶曲線呈水平直線，對故障配件進行檢查驗證，發(fā)現(xiàn)熱靶線纜過長，造成擋板開關時受阻，故障原因為板溫引線過短或紅色塑料套管過長，由于天氣變冷，引線和塑料套管變硬，對擋板轉動帶來一定阻滯。處理方法：將紅色塑料套管用剪刀剪短至擋板邊緣0.5厘米內(nèi)，減少對擋板轉動的阻力，或適當延長板溫因線長度。注意：引線不宜過長，容易造成扣上蓋時壓住引線。

3.2雙側擋板故障，左右兩側擋板同時故障，故障現(xiàn)象是兩側熱靶曲線呈水平直線。處理辦法：檢查30V電源是否正常，如果不正常，更換30V電源模塊，如果正常，更換外探功放板。左右兩側擋板的控制電纜是在控制箱內(nèi)部并聯(lián)的，外探功放板同時控制兩側擋板的“開”和“關”。如果30V電源或者外探攻防板出現(xiàn)故障，兩側都會出現(xiàn)擋板狀態(tài)故障。如果只一側擋板不能“開”或“關”，可以排除30V電源和外探功放板。主要由于功放板1控制擋板電機延時導致，更換工作功放板后可解決此問題。

3.3擋板配件故障，對故障配件進行檢查發(fā)現(xiàn)。正常情況下?lián)醢彘_關動作時，限位銷釘與擋塊之間有柔性套管減震緩沖，套管脫落以后，銷釘與擋塊之間變成鐵與鐵之間的硬接觸，銷釘受到的沖擊力明顯增大，焊口受到的交變應力也隨之增加。由此看來減震套管損壞脫落，減震失效是銷釘裂損的誘因。所以說減震材料差是要因。

4 處理方法

經(jīng)過研究擋板故障原因包括板溫引線過短或紅色塑料套管過長;焊口強度不足是限位銷釘開焊的原因;減震失效是限位銷釘裂損的誘因;減震材料選擇不合理是故障發(fā)生的原因。

總結擋板故障排查方法，開展安全風險隱患專項整治。在排查中我們還總結了“耳聽、手摸、眼看”的檢查方法，“耳聽”即擋板開關動作時，用耳朵聽擋板銷釘與限位擋塊的撞擊聲音，如果聲音清脆，聽到金屬間的撞擊聲，說明減震失效，需要重點檢查?！笆置奔磳⑹持干斓綋醢灞趁?，觸摸減震套管是否脫落或裂損，如果脫落需要對銷釘焊接狀態(tài)進行重點檢查。“眼看”即用眼睛看緊固銷釘?shù)穆葆斒欠袼蓜?，如果發(fā)現(xiàn)松動，說明銷釘焊口已經(jīng)開焊，必須立即更換探頭箱上蓋排除隱患。

主要解決的問題：解決了探頭擋板限位銷釘故障點隱蔽，常規(guī)檢查方法不易發(fā)現(xiàn)的問題。通過“耳聽、手摸、眼看”的排查方法，發(fā)現(xiàn)并消除設備故障隱患十余件，實現(xiàn)了“計劃修、少上線”的檢修目標。為設備廠家完善產(chǎn)品設計提供了詳實的資料，有利于不斷提高紅外線設備質(zhì)量。

5 結束語

大秦線THDS-BS型紅外線設備是重載車輛安全監(jiān)控的重要設備，發(fā)現(xiàn)和設備故障存在一定難度，需要設備維修人員長期積累相關工作經(jīng)驗，包括將擋板故障排查方法納入設備日常檢修范圍，確保檢查效果的持續(xù)、穩(wěn)定，巡檢項目中增加對新裝O形天然橡膠圈的檢查，確保減震作用發(fā)揮穩(wěn)定可靠，根據(jù)設備排查情況，進行梳理統(tǒng)計，更換性能不良的配件，并納入壽命管理范疇。通過不斷的故障處理豐富設備維修經(jīng)驗，消除設備隱患，只有這樣才能更好的總結經(jīng)驗，及時處理紅外線相關設備故障，確保重載運輸行車安全。

參考文獻

[1] ?中國鐵路總公司.鐵路貨車運用維修規(guī)程[M].北京;中國鐵道出版社，2018年

作者簡介：車建新，男，1978年4月，漢族，河北省遷安市人，助理工程師，車間副主任，研究方向：鐵道車輛。