基于紅外線探測系統(tǒng)的熱輪探測應(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

熱輪探測系統(tǒng)是無人操作完全由計算機自動完成的探測設(shè)備，使用非接觸方式探測列車車輪的溫度，利用包括紅外線測溫、自適應(yīng)、輪溫規(guī)律、全程溫度采集、數(shù)據(jù)處理、模式識別等技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)對通過列車車輪溫度的定量測量和實時監(jiān)控。

該裝置設(shè)計為加裝到既有紅外軸溫探測設(shè)備中，并納入紅外軸溫監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一傳輸管理，實現(xiàn)自動探測輪溫，自動進(jìn)行異常溫度判別，并根據(jù)故障程度分熱輪一級、熱輪二級、冷輪進(jìn)行報警預(yù)報。

1 熱輪預(yù)報：

A 準(zhǔn)確預(yù)報熱輪，對異常制動（手閘未放、輕出閘等）引起的熱輪提供準(zhǔn)確預(yù)報。保障車輛的安全運行

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

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

2 冷輪預(yù)報：

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

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

3 可加裝到現(xiàn)有紅外軸溫探測設(shè)備上，利用紅外軸溫監(jiān)測網(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)場進(jìn)行統(tǒng)一控制和維護(hù)管理。

4 實現(xiàn)非接觸方式探測高速運動的400度以上高溫的物體。

5 準(zhǔn)確快速反映運行中的車輪輪輞溫度，不受陽光等外界干擾影響。

二、 探測位置選取及角度設(shè)計

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

通過研究與實驗可以發(fā)現(xiàn)在這個探測位置有著以下優(yōu)點：

1 可以避開閘瓦，避免閘瓦緩解后的余熱引起的誤報

2 在這個探測位置上熱輪，掃描線長度為40CM，都在車輪上， 反映的溫度更真實。避免了掃面線過長帶來的干擾多引起的誤報

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

圖3 探頭箱體現(xiàn)場安裝圖

圖4 熱輪探頭掃描區(qū)域圖（黃線以下區(qū)域）

圖1 輪溫探測角度圖

圖2 整體設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖

探頭瞄準(zhǔn)點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。熱輪探測裝置的安裝角度設(shè)計尺寸如圖2所示，通過平移箱體可調(diào)整熱輪探測點的高度。

結(jié)語

THDS紅外熱輪探測系統(tǒng)利用紅外測溫技術(shù)來探測列車車輪的溫度；在車輛正常行駛的狀態(tài)下，實現(xiàn)實時對每輛車的每個車輪溫度進(jìn)行非接觸式采集，利用包括紅外線測溫，自適應(yīng)，數(shù)據(jù)處理，模式識別，計算機，數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)代通訊等技術(shù)手段，設(shè)計實現(xiàn)自動探測車輪溫度、自動測量車速、自動判別客貨車輛、自動實現(xiàn)計軸計輛；利用車輛運轉(zhuǎn)熱規(guī)律建立數(shù)據(jù)判別模型，并根據(jù)溫度分一級、二級兩個等級對抱閘車輛進(jìn)行報警預(yù)報，同時還可實現(xiàn)冷輪故障預(yù)報。探測抱閘故障車輛，進(jìn)而識別制動機故障車輛，實現(xiàn)貨車車輪抱閘實時監(jiān)控。

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