车辆轴温智能探测系统(THDS)概论

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1、一、THDS系统的发展历史车辆轴温智能探测系统(THDS):通常称为红外线轴温探测系统,是利用安装在轨边的温度探测装置,采用辐射测温技术,实时检测运行状态下的列车轴承温度,发现车辆轴承故障隐患,保证铁路运输安全的车辆安全防范系统。70年代:开始研制一代机,热敏电阻测温,交流放大,不定量测温,描笔式记录仪输出,人工判断热轴。85年后:研制二代机早期产品,热敏电阻测温,直流放大,定量测温,计算机进行数据采集和处理,自动判别预报热轴。THDS系统简介90年代:大面积推广使用二代机,探测站无人职守,实现分局中心、复示站、探测站的网络连接。主要代表机型有哈科

2、所(威克)HTK-391、广汉厂(科峰)HTZ-2000、航天部502所(康拓)HBDS-Ⅱ。98年以后,采用光子器件,研制推广适应高速列车的探测系统。主要代表机型有哈科所(威克)HTK-499、广汉厂(科峰)HTZ-2000+、航天部502所(康拓)HBDS-Ⅲ。2001年,利用办公网络,实现铁道部、铁路局、铁路分局的全路联网。2004年,主要干线陆续增加车号检测装置,实现智能跟踪,车号检测也是“5T”综合预报的前提。2006年,加紧完成设备统型工作,实现网络传输、自适应标定、双探测角度等,其设备型号统一为THDS-A型。2010年8月,铁道部组

3、织各设备厂家,将现有THDS-A型设备各项成熟、先进技术进行集成,形成了统一制造标准,具备完全互换性的THDS-B型设备。THDS系统简介二、THDS系统轴温探测的基础理论轴承在运转过程中由于材料缺陷、加工或装配不当、润滑不良、水份和异物侵入、腐蚀剥落以及过载等原因都可能导致损坏。当然,即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况下,经过一段时间的运转,轴承也会出现疲劳剥落和磨损等现象影响轴承的正常工作。铁路车辆在运行过程中,如果轴承内部损伤或外部不合理受力,会导致轴承发生部件过度磨耗或损坏、卡滞等故障,如果不及时对这些轴承故障发出警告,最终会导致发生严

4、重的列车安全事故。铁路车辆轴承温度过高是车辆轴承出现故障的一个重要表征,而且轴承故障的严重程度与轴承温度的高低有着复杂而密切关系。THDS系统简介根据机械故障诊断原理,滚动轴承诊断的物理方法主要有温度、振动、声学、油液分析等方法。因此,轴承温度并非轴承故障唯一的表征。当轴承故障处于点蚀、剥离等早、中期状态时,由于轴承润滑尚为失效,轴承产生的运转热并不突出,温度诊断对这类轴承故障的敏感性较差。从全路的统计情况看,每年都有相当数量的轴承处在“带病服役”阶段,在检修中发现许多货车轴承故障,而红外探测系统并未报警。同时,受轴承密封类型、装配时发生的过盈配合

5、、油脂注入量等内部因素影响,以及车辆在运行过程中的装载情况(超、偏载)、轮对踏面情况、运行环境等外部因素影响,容易出现某一轴承运转热相对过高的情况,此时并不意味着轴承出现了故障。因此,轴承温度并非轴承故障必然的表征。当轴承故障处于后期状态时,由于轴承润滑失效,轴承内部发生结构性损伤,继续运转会出现保持架、滚子断裂、破碎、融化等情况,进而失去滚动作用,轴承卡死,导致车轴与轴承内圈装配处的温度急剧上升,车轴强度下降、变形,最终切断车轴。此时,轴承温度能够准确反映故障的后期状态。因此,轴承温度是轴承后期故障恶化的必然的表征。THDS系统简介轴承温度并非轴

6、承故障唯一和必然的表征。这也是利用轴承温度判断轴承故障的最大不足。THDS系统简介一个重要的结论:利用轴承温度判别轴承故障的原因:一是温度检测一般具有简单、成熟、易于实现的特点,具备非接触性、灵敏度高、检测速度快的优点。能够满足我国铁路运输安全监控的需要。二是通过准确测量轴承温度,科学、合理的对异常轴温进行判别,并与其它车辆安全防范系统综合利用,同样可以准确的发现轴承早、中期故障。更重要的时,通过对轴承温度的监测是及时发现车辆轴承后期严重故障,防止热切轴的重要手段和最后关口。由于物体的温度与其红外线辐射能量有关,利用将红外线辐射转换为其它信号的红外

7、传感器,就能够以非接触的方式测量物体的温度。红外线测温具有非接触性、灵敏度高、检测速度快的优点,但也有材料、制造成本高,以及难以精确测量物体某一点确切的温度值的不足之处。车辆轴温智能探测系统通过实时测量行进中列车车辆的轴承温度,并根据是否出现异常轴温(热轴)判断车辆轴承状态是否异常,及时发出警告,从而防止出现列车热切轴事故的车辆安全防范系统。经过多年的发展,车辆轴温智能探测系统目前已形成保障列车运行安全的一个智能化、网络化、信息化的系统,综合运用红外探测技术、自动控制技术、计算机技术、信息处理技术、网络通信技术,实现分散探测,集中报警,联网运行,信

8、息共享,防止铁路车辆热切轴事故的发生,成为保障铁路运输安全与畅通的一个重要体系。THDS系统简介三、THDS系统与TADS

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