鐵路軸溫探測技術研究

韋勤

（中國鐵路南寧局集團有限公司玉林鐵路工程建設指揮部，廣西玉林538000）

0 前言

在進行鐵路車輛運行安全的監控管理過程中，軸溫探測系統是整個安全監控系統中的重要組成部分，它的主要功效在于能夠及時監控到車輛熱軸、防范燃切軸，在車輛行車安全中發揮了巨大的作用。在現階段要求更高速度和更大承載的鐵路運輸背景下，國家開始投入相當一部分財力、物力和人力在新型車輛的研究和使用中，既有紅外線軸溫探測系統的工作原理是首先收集軸承運轉的溫度，然后進行故障診斷。這種方法雖然在一定程度上能夠判斷軸溫故障，但是由于導致軸溫異常的原因有很多，例如行車的重量、速度，并且隨著行車時間的增加軸測溫度會隨之增加，車的轉向架的形式同樣會對軸溫進行影響，所以導致了識別出現溫度異常的因素效率不高，甚至不能準確識別軸溫故障因素，由于影響的因素多樣，并不能定量分析，因此目前沒有軸溫的準確模型。為使其更好地發揮作用，需對存在的問題進行認真分析，并找出相應的對策。

1 現狀分析

（1）由于檢測的精度和安全標準方面的要求，現階段的檢測系統對于一些非車輛熱軸風險也一并檢測和預警，導致這類故障報警過多，在很大程度上干擾了鐵路正常的運輸，影響運輸效率。經分析，導致安全監測系統發出非熱軸故障報警的原因主要有以下幾點：①系統設定及監測系統安全預警的需要。對于紅外線安全軸溫預警監測設備系統的工作原理，其預警信號發出的標準是在長期實際案例積累中獲得的，根據經驗來作為規避車輛燃軸和切軸事故系統安全設定，這就從根本上導致預警與軸溫實際狀況難以有精準的對應關系（實際預警與車輛的承載量、車輛軸承類型以及車輛實際的運行狀況變化密切相關，干擾因素多）；②系統探測區域有高溫異物干擾。對于鐵路車輛來說，當車輛軸承的溫度越高時，此時向外輻射出的紅外線強度也就越大，從而導致整個系統接收熱信號轉變為的電壓也就越高，對應計算出的軸溫也就越高。在進行輻射紅外線的采集過程中，如果探測器進行采集的區域存在異物高溫熱源（如熱水、爐渣、陽光照射、SKF軸承接觸式密封罩、制動時車輪與閘瓦摩擦濺出的火星等），這些異物熱源能夠輻射出相對較強的紅外線進入監測區域，此時獲得的軸承溫度將遠遠高于實際的軸溫，而系統的識別模式僅針對于溫度轉變成的熱輻射，不能夠區分二者之間的區別，因此會照常發出高溫預警導致非熱軸故障報警的錯誤；③監測系統自身故障。這類故障是由于構成監測系統的電子部件發生損壞時，由于狀態不穩定和性能的下降，會導致系統的輸出溫度遠高于車輛軸承的自身實際溫度，因而在進行紅外線探溫采集時造成非軸承發熱的熱報警；④新款車型的出現及新構件軸承的使用。隨著時代的發展，在對車輛的研發方面也出現了更新的技術和手段，尤其是在車輛的硬件方面，出現了大批使用SKF、NXZ等新型滾動軸承的鐵路貨車，這些車輛的硬件軸承能夠承受比普通鋼材制備獲得的軸承更高的熱切溫度。因此在實際運轉過程中新型的軸承在普通軸承的危險線時能夠安全運行，但由于軸溫監測系統沒有進行相應的升級，無法辨別新型軸承，仍參照原來的系統和設定發出預警，導致一些非熱軸故障誤報警。

（2）設備配套和熱軸判別模型不完善。①受到車型款式較新、新型軸承投入使用時間比較短等因素的影響，紅外線軸溫監測系統還不能夠收集到足夠的數據進行對應系統的設計，因此這部分的熱判模型還有待完善更新；②紅外線軸溫監測系統中的熱判模型發展程度不夠的原因還在于其研發應用時間較晚，因此造成雙探設備綜合無法利用雙探測角度更加準確地進行預判和識別；③為了進一步滿足智能化的高效維修要求，對于車輛的軸溫監測和探測系統來說，某些部件的功能有待進一步完善升級。除了上述因素以外，目前仍有相當一部分地區通過音頻和電纜通道進行數據上傳，這類方式很容易使系統遭受電氣化等外界因素的干擾，進而影響整個通訊的傳輸效果。

（3）熱軸故障及故障信息不能夠及時有效處理，進一步阻礙了檢測系統的完善。①系統不能夠對探測到的熱軸信號進行有效的預警。為了規避由于漏攔導致的安全隱患，對于預警系統發出的信號，調度員在緊急狀況下通常不會對預警信息進行綜合、全面和有效的分析，而是采取直接攔停車輛的方式來最大限度地減少安全事故的發生。這也就很大程度上會增加誤攔列車事故發生率；②一般情況下，列出的紅外線熱軸監測系統不能進行定期和準確的檢修。現階段對車輛的檢修通常是參照傳統的“七字檢查法”來進行，并輔助以查看是否存在踏面損傷、軸承外觀損傷等來進行預判，考慮到將存在熱軸故障車輛放行的安全隱患比較高，因此大部分的處理方式是將列車認定存在軸承故障進行扣留。在實際工作中，當接收到報警信號時，將車輛軸承退卸分解后大多數情況下不會發生故障。在一定程度上說明對于車輛的列檢無法精準反映車輛的軸承故障，并忽視了總結經驗的情況。

（4）熱軸預報兌現率長期得不到質的提高。對于解決熱軸預報兌現率不滿足要求的情況，首先要確保紅外線軸溫探測系統的有效性，因為它是熱軸探測是否準確的核心因素，只有提高了熱軸預報的兌現率才能夠保證紅外線軸測系統的質量。通過研究數據整理發現，目前的紅外線軸測系統的準確度不高，普遍低于30%，并且在統計的高熱和熱激數據上有很多的誤報信息，因此加大了列車的管理秩序，降低了列車使用周期效率，嚴重的情況下還會造成其他車輛的運行。隨著列車的數量和運行線路的不斷增加，這一矛盾表現日益激烈。主要原因以下幾方面：①逃避意識，存在著如果提高了兌現率后可能會承擔大量的安全責任，增加工作量，對于提高熱軸兌現率的動力不足；②熱判標準不全面，目前的熱判標準單一，不能針對不同的情況應用不同的熱判標準，例如不同的季節、不同的車重，不同的速度都會因為熱判標準的不同產生不同的結果，所以由于判別標準單一就造成了誤報；③設備功能不完善，無法對無關的影響因素進行排除，例如光照因素，這些因素會影響結果的穩定；④缺乏高質量人才，在對紅外線軸溫探測產生的數據進行分析時，不能對其數據做出精準判斷。

2 措施探討

（1）對探測信息傳輸通道進行數字化改造，提高系統信息傳輸和抗干擾能力。與相關設備廠家合作，對車輛軸溫智能探測系統及配套設備中性能不完善、可維護性不強、運行穩定性不高的部件進行改進，對取得的成果逐步推廣使用。強化熱軸信息的分析和溝通。制定并完善熱軸信息流轉制度，對探測、發現、預報、檢查、處理、反饋等各環節進行嚴格卡控，明確責任，加強溝通，確保流轉準確、及時。

（2）進一步完善車輛熱軸信息的使用。車輛段的復示監控工作人員在設備發出預報信號時應立即收集分析熱軸信號數據，最大限度排除誤報信號，并指導列檢處理故障車輛；進行車輛熱軸故障列檢的負責人需要準確掌握同時要參照熱軸預報信息和設備監控人員對報警信號的分析結果，能夠精準、快速地獲知熱軸車輛故障的信息；車輛段的調度需要快速組織車熱軸故障的修理工作，此時根據問題狀況進行車輛的換輪或將出現故障的軸承進行退卸分解，同時還需要將軸承的分解和檢查狀況精準、有效地反饋給預警監測系統和有關單位。有關工作單位和車輛段對于收集到的車輛熱軸信息使用狀況與運行狀態要進一步強化監管，收集到的信息也要及時和定時進行分析整理，為廠家優化設備模型提供數據基礎，進而提高設備監測的準確性。

（3）紅外線調度員在日常的工作中，加強對各探測設備運行情況分析，發現故障及時通知、督促有關部門處理，減少設備故障誤報。當發生熱軸報警時，應首先進行人機對話分析波形數據，根據積累的預報經驗確認是否是正確預報，發現設備受到干擾出現異常波形，預報假熱軸時不予攔停，預報前要參考前方探測站預報情況，放行后要繼續跟蹤到下三個探測站，做到萬無一失，確保車輛運用安全，減少運輸干擾，避免誤攔事件的發生。由于受動態檢測技術及車輛運行情況等因素的制約和影響，紅外線軸溫探測技術還存在著一定的隨機性和局限性，對熱軸及故障判別不可能達到完全準確，由于存在著隨機性及不可預見的因素，再先進的設備也必須由人來進行操作，因此必須由人工參與熱軸預報的判別，才能確保熱軸預報的準確性，避免誤攔、錯攔事件的發生，充分發揮紅外線軸溫探測系統保安全、保暢通的作用，因此人工參與設備熱軸預報的分析具有十分重要的意義。

（4）提高熱軸預報兌現率。對于陽光的因素干擾的情況，使用內外結合的檢測模式，從而大大提高紅外預測的實現率。因此，加快“雙探”轉型是提高履約率的有力措施。同時，根據列車牽引數和列車運行速度不斷增加的特點，加強對熱軸故障規律的研究，修改熱判斷模型，優化熱判斷標準。加大5T預測技術的利用，在完善自身監測的基礎上排除由于設備自身原因造成的預測誤差。

紅外線軸溫探測工作最終目的是防止熱切軸事故保證車輛安全運行。尤其是對激熱預報我們必須慎之又慎，沒有十分的把握決不能輕易放行。同時紅外線工作也必須服從運輸大局，對誤報、錯報必須認真分析好波形數據，及時準確做出判斷，提高紅外線區間熱軸預報攔停的兌現率，真正發揮紅外線軸溫探測系統保安全、保暢通的作用，為鐵路運輸安全做出貢獻。