鐵路客車車輛電器控制柜升溫檢測方法的討論

顧翔 王偉

摘要：隨著中國鐵路事業的不斷發展，高鐵發展突飛猛進，既有客車發展也緊跟步伐。既有客車安全監控手段也逐漸由人控轉向機控。科研機構及各大廠商相繼研制了TADS、TCDS、TPDS、TVDS等安全監測系統，對列車關鍵部位起到了有效的安全保障，列車的安全防護等級得到了大幅提高。車輛電器控制柜雖有PLC進行故障保護及記錄，但是電器控制柜升溫控制仍停留在人工監測階段。本文討論如何將車輛電器控制柜配線升溫檢測與紅外熱成像技術結合起來，實現對溫升進行實施監控。

關鍵字：車輛電器控制柜、配線升溫、紅外熱成像、實施監控、報警、數據收集

引言

目前DC600V列車使用TKDG型鐵路客車電器綜合控制柜（以下簡稱電器控制柜），是集電源轉換控制、空調機組控制、蓄電池欠壓保護、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（以下簡稱PLC）是電器控制柜的核心，通過微型可編程序終端（以下簡稱顯示觸摸屏）接受各種指令并自動執行相應的操作步驟，對電器系統運行中出現的各種故障及時進行診斷、指示并保護[1]。

綜合控制柜包含有DC600V和DC110V的電源系統，由于高電壓在使用過程中，有時會發生柜內電路短路；或者母排由于螺栓過緊過松，造成母排發熱；需要跳閘時沒跳，而使得線路發熱甚至燃燒…….等多種危及車輛安全的問題。

車輛電器控制柜配線溫升的監測仍停留在人工檢查的階段，目前的主要方法是由車輛乘務員在列車運行過程中每3H打開電器控制柜，使用紅外線溫度探測器對電器控制柜的主要接線進行測溫并做好記錄。由于存在3小時的真空期，如果期間發生電器燒損，輕則造成車內電器不能正常使用，重則引起客車火災。檢修階段目前仍在使用17版的測溫貼。一張測溫貼98元，一張78個，平均1.25元一張，以25TDC600V為例，10平方以上線需要粘貼，需要100張左右，一個E3修就需要125元，按全局配屬600V車型1000輛計算，全部做一次E3修，測溫貼需要消耗12.5萬元；4次E3修后進行廠修，段修需消耗50萬元。目前對E3修的綜合柜配線測溫貼進行全部更換，一個工人用時40-60分鐘。同理運用過程中如遇測溫貼更換，成本會繼續增加，運用過程中測溫貼實時狀態觀察不方便，配線過熱測溫貼變色不易被及時發現，往往是發生配線燒損老化時才能發現安全隱患，起不到有效的報警監控作用。所以綜合柜需要一套全面溫度監測設備，來監測柜內所有設備的溫度是否超出正常范圍的變化。

設計原理

考慮到鐵路的特殊性，根據“以人為本，按需設計，量體裁衣”的原則，保障旅客列車安全運行，不影響車內設備使用，不妨礙旅客出行體驗，以系統運行的穩定性為根本，運用國內外先進技術，采用成熟產品。做到標準化、先進性、成熟性、安全性、可拓展性。

設計目標

在不改變車內綜合柜的結構，不并接到車內系統的情況下在電器控制柜狹小空間內安裝一套裝置實現配線溫升報警裝置做到

1.實時對電器控制柜溫度進行監測

2.實時對超溫數據進行報警

3.將監測數據傳輸

4.要充分利用既有客車上的設施設備

研究內容

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

2.測溫鏡頭：測溫型熱成像雙光譜智能球型攝像機使用矩陣測光傳感器對指定范圍內的電器元器件進行測溫，支持超限溫度設置及報警設置，可設置不同區域報警，可按區域及元氣件超溫上限設置報警溫度，將超溫數據通過蜂鳴器報警。

3.接口模塊：設有配置調試接口及485接口，離線工作時，溫度報警通過配置調試接口，連接到計算機上進行設置，當發生溫度超限時，進行報警；在線工作模式時，設備通過485總線連接到計算機上，通過后臺軟件可監控柜內的溫度變化。

4.CPU處理單元：收集存儲數據并對數據進行分析。

5.外形設計：考慮電器控制柜內部空間狹小，設計一套58*40mm立方體設備，將電源模塊、測溫鏡頭、接口模塊、CPU處理單元集成于其中，并為蜂鳴器、測溫鏡頭、激光燈、電源接口、485接口開槽；將立方體設備粘貼于電器控制柜柜門內側。

6.前段安裝空間計算：需要安裝的前端設備主要有：綜合柜平面溫度檢測儀。采用水平120度/垂直25度的視場角的鏡頭，可以最大水平60cm，垂直14cm的空間測溫；前段設備的安裝，應該貼在柜門上，鏡頭正對設備。

產品參數

結束語

紅外熱成像技術已經普遍運用于電力系統，對電力控制柜進行實時監控。近年來因車輛電器故障造成的鐵路安全事故也屢見不鮮，電器控制柜作為大功率用電設備，與列車運行安全、旅客生命安全息息相關，實時監測的必要性也不可小覷。本討論為紅外熱成像技術與電器控制柜的結合提供了一套理論依據與解決方案實現對電器控制柜配線溫升進行實時監控，做到發現必報警。通過后臺數據收集，軟件分析，豐富鐵路大數據庫，填補電器控制柜升溫數據空白。為鐵路大數據發展貢獻出一份力量。

參考文獻：

[1]武漢新創芯科技有限責任公司.25G型DC600V供電客車用TKDG型鐵道客車電器綜合控制柜使用說明書.https：//wenku.baidu.com/view/2e8d8ae11ed9ad51f11df246.html.2009年1月。