黃一驊 中國鐵路上海局集團有限公司車輛部

1 引言

車輛軸溫智能探測系統(tǒng)（THDS）是車輛運行安全監(jiān)控系統(tǒng)（5T系統(tǒng)）的重要組成部分。THDS系統(tǒng)綜合運用自動化控制技術(shù)、紅外線輻射探測技術(shù)、光機電一體化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計算機智能化技術(shù)，具備在列車運行狀態(tài)下計軸計輛、智能跟蹤、測量軸承溫度和熱軸故障自動預警的功能。THDS利用軌邊紅外線高速探頭和智能跟蹤裝置，實時檢測運行車輛的軸承溫度，進行跟蹤報警，是發(fā)現(xiàn)車輛熱軸、防止熱切軸、保證鐵路運輸安全的重要設(shè)施，是提高運輸效率的重要保障。THDS在全路的安裝實施，對保證鐵路車輛的安全運行具有十分重要的意義。

隨著5T設(shè)備修程修制的優(yōu)化改革，上線作業(yè)安全管理要求更加嚴格，上線作業(yè)越發(fā)困難。在當前形勢下，分析THDS設(shè)備的典型故障，建立典型故障案例檔案，制定防范措施，變得尤為重要。

本文從海寧上行探測站檢測車數(shù)據(jù)失格入手，對于探測站數(shù)據(jù)進行了詳細的分析，找出了產(chǎn)生問題的原因，制定了針對性的防范措施。

2 典型故障介紹

2018年11月27日10點43分，海寧上行探測站接車17輛78軸，最低速度38 km/h，平均速度39 km/h，最高速度40 km/h，環(huán)溫13.9℃，機后第17輛為檢測車，設(shè)備正確識別檢測車。檢測車測溫精度方面，內(nèi)探左右側(cè)均測溫偏低，失格。外探左右側(cè)測溫成績優(yōu)秀。

分析結(jié)果如下：

內(nèi)探左側(cè)探頭響應(yīng)率偏低，系統(tǒng)通過降低器件溫度來提高內(nèi)探左側(cè)探頭的響應(yīng)率，因此軟件設(shè)定了器件溫度為-60℃。外探由于探頭響應(yīng)率正常，因此軟件未調(diào)整外探的器件溫度，保持在-47.8℃。

10:35，工控機和電源箱都出現(xiàn)了停電，10:38工控機和電源箱來電。電源箱來電后，制冷板重新初始化，設(shè)定器件溫度為初始溫度-47.8℃。10:42檢測車到來，這4 min內(nèi)系統(tǒng)未能做新的熱靶曲線，導致內(nèi)探選取不到器件溫度為-47.8℃下的熱靶曲線，從而導致內(nèi)探測溫偏低。外探由于停電之前的器件溫度也是-47.8℃，停電未能對其測溫造成影響。

具體的分析過程如下。

2.1 檢測車模擬軸軸溫波形分析

檢測車模擬軸軸溫波形如圖1所示。

圖1 檢測車模擬軸軸溫波形

檢測車模擬軸軸溫最高點都落在了軸溫波形范圍內(nèi)，因此系統(tǒng)能夠采集到檢測車模擬軸軸溫最高點。

2.2 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析

過車時的靜態(tài)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 過車時的靜態(tài)數(shù)據(jù)

過車時，內(nèi)探左右側(cè)的靜態(tài)軸溫和天空信號都符合要求，探頭性能良好。

2.3 過車配置分析

查看過車配置如圖3所示。

圖3 查看過車配置

如圖3所示，過車時內(nèi)探左側(cè)器件溫度為-47.8℃，選擇的熱靶曲線器件溫度為-60℃，過車時內(nèi)探右側(cè)器件溫度為-48.5℃，選擇的熱靶曲線器件溫度為-60.5℃。過車時器件溫度與選擇的熱靶曲線器件溫度相差較大。

由于過車時的器件溫度相對熱靶曲線器件溫度偏低，因此探頭響應(yīng)偏低，同樣的溫度，探頭輸出電壓偏低，采用該電壓使用原熱靶曲線進行溫度計算，溫度會降低，符合數(shù)據(jù)現(xiàn)象。

至此，分析認為，導致內(nèi)探左右側(cè)檢測車模擬軸測溫偏低的原因為選擇的熱靶曲線不合理導致的。

2.4 熱靶曲線選取分析

8:03，系統(tǒng)做了一條內(nèi)探熱靶曲線，曲線如圖4所示。

圖4 8:03熱靶曲線

系統(tǒng)做完該曲線后，識別左側(cè)探頭響應(yīng)率偏低。對于內(nèi)探設(shè)置了需要跳檔標志。在8:35設(shè)備過完車后，軟件啟動了內(nèi)探探頭的升檔操作，器件溫度設(shè)置為-70℃。此時的內(nèi)探左側(cè)靶溫為13.6℃，右側(cè)靶溫為13.8℃。跳檔完成后，左側(cè)器件溫度由-60℃下降為-70.1℃，右側(cè)器件溫度由-60.4℃下降為-70.8℃。由于11月27日1:58存在相同環(huán)境下的熱靶曲線，因此系統(tǒng)不在做熱靶曲線，1:58的熱靶曲線如圖5所示。

系統(tǒng)跳檔完成后，由于器件電流過大，因此在8:41過完車后，系統(tǒng)再次進行跳檔，升高器件溫度，這次跳檔完成后，內(nèi)探左右側(cè)器件溫度又回到了-60℃。同樣的，存在相同環(huán)境下的熱靶曲線，系統(tǒng)不在做熱靶曲線。器件溫度-60℃一直持續(xù)到10:35，工控機斷電，電源箱斷電。10:38工控機來電啟動，此時電源箱來電。制冷板上電進行自動初始化器件溫度，自動初始化溫度設(shè)置為-47.8℃。10:42，檢測車到來，這期間的3 min，系統(tǒng)還沒有做熱靶標定，因此導致器件溫度-47.8℃下沒有選擇到合理的熱靶曲線，從而導致系統(tǒng)測溫偏低。

圖5 1:58熱靶曲線

3 結(jié)論及改進措施

通過對大量鐵路沿線THDS探測站設(shè)備設(shè)施、配置情況調(diào)研，結(jié)合本次設(shè)備故障案例，發(fā)現(xiàn)THDS探測站普遍存在探測站未安裝UPS不間斷電源，無法保證設(shè)備長期穩(wěn)定運行；非正常斷電后重新啟動，軟件選取熱靶曲線不當，造成測溫偏移較大等安全隱患。

本次事件中，對于內(nèi)探探頭，系統(tǒng)為了提高探頭響應(yīng)率將器件溫度設(shè)定到-70℃，由于-70℃時的制冷電流太大，系統(tǒng)又將器件溫度調(diào)整到-60℃，在-60℃和-70℃之間來回震蕩，說明探頭響應(yīng)率太低了，軟件的器件溫度調(diào)整策略已經(jīng)失效，針對這種探頭就應(yīng)該由車間復示人員進行上報，并及時處理。

針對發(fā)現(xiàn)這些安全隱患，我覺得可以在以下幾個方面進行改進：

（1）在THDS探測站加裝UPS不間斷電源，至少要保障設(shè)備12 h穩(wěn)定運行，可以進行正常探測作業(yè)。

（2）THDS設(shè)備廠家應(yīng)繼續(xù)研發(fā)設(shè)備新功能。當設(shè)備每次斷電重啟時，設(shè)備軟件應(yīng)立即下令進行熱靶溫度標定，獲得最新的實時熱靶溫度曲線。其次設(shè)備軟件應(yīng)存儲3個自然天以上制冷器件各溫度段相應(yīng)的熱靶溫度曲線，以應(yīng)對設(shè)備才啟動就接車的情況。

（3）THDS設(shè)備復示人員應(yīng)加強對設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，對存在影響設(shè)備測溫精度、探測角度和有故障發(fā)生趨勢的部件、軟件問題應(yīng)盡早上報車間，由車間安排檢修人員及時進行處理。以避免設(shè)備發(fā)生更大的故障，影響行車安全。