減少客車軸溫報警器誤報警的探討

馬尉植 周學奇

（南寧鐵路局南寧車輛段，助理工程師 廣西 南寧，530001）

客車軸溫報警器是旅客列車運行中自動監測客車軸溫的裝置，預報客車熱軸，防止切軸，是保證旅客列車運行安全的重要設備。鐵道部規定編入旅客列車的客車必須100%裝備軸溫報警器，軸溫報警器狀態良好且開機率要達到100%。客車軸溫超過環溫加45℃時軸溫報警器報警，軸溫達到90℃或者超過環溫加60℃時摘車處理。

2010年2月，南寧車輛段旅客列車正式啟用客車運行安全監控系統（簡稱TCDS），其主要功能是實時監控旅客列車軸溫，將數據實時傳輸到鐵道部、鐵路局和車輛段的服務器，實現列車軸溫的地面監控。鐵道部每月對各局的TCDS運用情況進行通報，并對各車輛段的軸溫報警器誤報警次數進行統計和排名。南寧車輛段運用客車軸溫報警器誤報警較多，2010年4月份發生42件，5月份發生36件，6月份發生36件，7月份發生31件，軸溫報警器列均誤報率高于全路平均水平，排名末尾，受到鐵路局的嚴厲批評。軸溫報警器誤報警頻發嚴重干擾了車輛乘務員對客車軸溫的監控，當乘務員不能確定是否為誤報警而攔停列車時，將嚴重干擾鐵路運輸秩序。

1 軸溫報警器介紹

軸溫報警器由控制顯示器、傳輸線路及溫度傳感器（軸溫傳感器和環溫傳感器）組成（如圖1所示）。軸溫傳感器分散裝于轉向架輪對的8個軸箱上，環溫傳感器裝于車體底下（不受陽光、雨雪干擾），軸溫和環溫傳感器向控制顯示器傳輸客車軸溫和環境溫度的數據參數，控制顯示器對數據參數進行分析，顯示出車軸溫度和環境溫度。當車軸溫度超過外溫加45℃時，控制顯示器鳴叫報警。

圖1 軸溫報警器示意圖

2 誤報警原因分析

2.1 模擬傳感器可靠性較差 目前，南寧車輛段配屬客車主要裝用模擬傳感器，其工作原理：控制顯示器向模擬傳感器發出5 mA的恒流直流電，通過檢測傳感器的物理量即兩端電壓來確定其溫度。當模擬傳感器溫度升高，兩端電壓下降；當模擬傳感器溫度降低，兩端電壓升高。由于該物理量的檢測方法簡單、容易，且這類傳感器價格便宜，故應用非常廣泛。

南寧車輛段對2010年4～7月共發生的176件誤報警進行了數據分析，其中模擬傳感器原因引發的誤報警141件，占80.1%，說明模擬傳感器故障是造成軸溫報警器誤報警的主要原因。模擬傳感器故障的主要原因：

1）模擬傳感器抗干擾性能力較差。模擬傳感器在受到引線阻抗、控制顯示器電源紋波、空間電磁場等因素影響時，兩端電壓瞬間非正常劇減，導致控制顯示器采集到錯誤的參數，引起誤報警。

2）推行模擬傳感器的壽命管理不夠徹底。《客車軸溫報警器管理辦法》（運裝客車［1999］287號）要求軸溫報警器每4.5年施行大修，溫度傳感器更換新品。由于生產成本及傳感器生產日期標識不清等原因，造成部分模擬傳感器使用年限長或超過報廢期限后內部元器件老化、松動，故障率比較高。

2.2 控制顯示器分析判斷能力不足 目前南寧車輛段配屬客車裝備的控制顯示器為KZS/M型，主程序算法比較簡單，以200 ms為一個周期，周期內采集并分析同一路傳感器的8個溫度數據，取平均值作為這根溫度傳感器的最終溫度，沒有過濾瞬間異常的參數。列車運行中，當溫度傳感器故障或者受到干擾，瞬間輸送一個錯誤的高溫參數，將極大提高平均值，從而造成誤報警。

2.3 傳輸線路絕緣不良 每個溫度傳感器的傳輸線路由專用線（線1，2，3…9）和公用線10組成（如圖1所示），控制顯示器通過采集專用線和公用線間的數據參數來確定溫度傳感器的溫度。在采用模擬傳感器時，控制顯示器通過采集專用線和公用線間電壓來確定傳感器的溫度。

傳輸線路大部分暴露在車體外部，經受風吹、日曬、雨淋，工作環境比較惡劣，當傳輸線路磨損或者分線盒進水導致傳輸線路絕緣不良，將造成傳輸線路間阻抗下降。采用模擬傳感器時，在5 mA恒流直流電不變的情況下，專用線與公用線間的電壓下降，控制顯示器將采集到一個錯誤的高溫參數，引發誤報警。

3 解決措施

3.1 提高溫度傳感器可靠性

3.1.1 嚴格推行溫度傳感器的壽命管理 嚴格按《客車軸溫報警器管理辦法》（運裝客車［1999］287號）要求，溫度傳感器使用超過4.5年的進行報廢，更換為合格新品，防止溫度傳感器內部元器件老化后故障增加。

3.1.2 逐步裝用數字傳感器 數字傳感器是把模擬溫度轉換成數字量輸出的傳感器，它是測量技術、微電子技術和計算技術的綜合產物，是傳感器技術的發展方向之一。與模擬傳感器相比，數字傳感器的優點是測量精度高、輸出信號抗干擾能力強，而且不受傳輸線路阻抗變化影響等特點，傳輸線路的線間絕緣好壞對軸溫報警器影響不大，可靠性比模擬傳感器有很大提高。目前數字傳感器已逐步在客車上裝用。

3.2 提高控制顯示器分析判斷能力 提高控制顯示器分析判斷能力的有效辦法，是在KZS/M型控制顯示器的主程序增加中值濾波算法，使主程序在原來基礎上得到了優化，以200 ms為一個周期，周期內采集并分析同一路傳感器的16個溫度數據，去掉最大值和最小值，最后取余下的14個數據的平均值作為這根傳感器的最終溫度。與原主程序相比其優點：一是采集的密度增大一倍，精度提高；二是有過濾功能，將瞬間產生的錯誤參數的極大值或者極小值過濾后再進行判斷分析，分析判斷能力提高。三是升級程序的可操作性好，只需更換控制顯示器的主芯片和接口模塊，方法簡單，費用不高。

3.3 加強傳輸線路檢修 傳輸線路的絕緣狀況對軸溫數據的影響很大。為確保傳輸線路絕緣良好，從2個方面入手加強檢修：一是做好分線盒的防塵防水，定期打開吹除灰塵；二是結合每年客車大整修工作，每年3次定期開展傳輸線路的檢查，對傳輸線路絕緣皮破損的，及時進行處理。

4 結束語

2010年8～9月，南寧車輛段對400輛客車（占配屬客車的24.8%）的軸溫報警器進行了專項整治，將原主程序更換為帶中值濾波算法的主程序；把到報廢期限的205輛客車的模擬傳感器報廢更換成數字傳感器；對未更換數字傳感器的195輛客車的傳輸線路進行整治，徹底消除分線盒積水積塵、線路破損等故障，使傳輸線路線間絕緣值大于2MΩ，符合鐵道部規定的絕緣要求。2010年10～12月期間，利用3個月時間對軸溫報警器運用情況進行跟蹤分析，經過專項整治的客車軸溫報警器誤報警每月各發生1件。而未經整治的客車軸溫報警器的誤報警件數分別為29件、21件、23件。充分說明軸溫報警器的整治措施成效顯著，應對其余客車繼續進行軸溫報警器的專項整治。。