紅外軸溫探測系統(tǒng)【知識薈萃】

1、鐵路局紅外線培訓(xùn)班前言：車輛軸溫概述,我們都知道，車輛在運行時，承重軸承都會由于摩擦而產(chǎn)生熱量，軸承正常運轉(zhuǎn)時，它所產(chǎn)生的熱量會使其表面的溫度趨于穩(wěn)定值。 當(dāng)軸承內(nèi)部出現(xiàn)故障時，便會使它的摩擦加劇，溫度突升，達到一定程度時，便形成熱軸，嚴重者導(dǎo)致切軸，使運行中的車輛顛覆，給行車帶來了重大財產(chǎn)損失。,1,行業(yè)重點,紅外軸溫探測系統(tǒng)的誕生,熱軸現(xiàn)象的產(chǎn)生，無疑給鐵路行車安全帶來很大安全隱患。 為了積極避免這一現(xiàn)象給行車安全帶來的隱患，多年來，人們一直致力于軸溫探測系統(tǒng)的研究中。 紅外軸溫探測系統(tǒng)就是人們研究出來的一種利用紅外線進行非接觸式的軸溫探測方式之一。,2,行業(yè)重點,什么是紅外線？,紅外線：

2、就是在可見光的紅色光譜外端還有一種看不見的輻射線存在，而且具有熱效應(yīng)，人們習(xí)慣稱之為紅外線。它不象紫外線，X射線那樣，它是一種很常見輻射線，在自然界當(dāng)中，只要不是低于絕對零點溫度(-273)以下的物體，就具有紅外線。 在日常生活中，人們利用紅外線的特性，研制了好多有利于人們生活的產(chǎn)品，比如：紅外防盜報警器、紅外測溫儀等等。,3,行業(yè)重點,紅外軸溫探測系統(tǒng)的發(fā)展,紅外軸溫探測系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了兩個階段，一代機階段，限于當(dāng)時國內(nèi)紅外元件質(zhì)量和其它電子技術(shù)條件，當(dāng)時紅外探頭采用熱敏電阻和交流放大器，顯示部分采用描筆直接記錄每個軸溫信息，最后由人工判別軸溫波形并進行熱軸預(yù)報。二代機階段，是在一代機的

3、基礎(chǔ)上，融入單板計算機技術(shù)為主要特點。,4,行業(yè)重點,二代機的發(fā)展,目前，隨著計算機技術(shù)的飛越發(fā)展，二代機紅外軸溫探測系統(tǒng)也經(jīng)歷了多次更型，功能和探測數(shù)據(jù)上也逐漸趨于準確完善。 我們哈科所研制的二代機經(jīng)歷了以下幾個產(chǎn)品階段： 一型機HTK187(87年產(chǎn)品定型) 二型機HTK289(89年產(chǎn)品定型) 三型機HTK391(91年產(chǎn)品定型) 四型機HTK499(99年產(chǎn)品定型) 目前我們?nèi)嫱茝V的是HTK499型紅外軸溫探測系統(tǒng)。,5,行業(yè)重點,系統(tǒng)概述,HTK-499型紅外熱軸探測系統(tǒng)是為適應(yīng)我國鐵路提速需求而研制的新一代探測設(shè)備。 HTK-499紅外熱軸探測系統(tǒng)可完成對高速通過列車軸溫數(shù)據(jù)的動

4、態(tài)采集及定量測量，實現(xiàn)熱軸智能判別。,HTK-499型紅外軸溫探測系統(tǒng),6,行業(yè)重點,主要技術(shù)指標,系統(tǒng)是完全自動的無人操作 自動定量測量軸箱的溫度 自動判別列車（上、下行）運行方向 自動識別和排除機車 自動測速 自動識別客、貨車輛,自動計軸、計輛 系統(tǒng)內(nèi)置故障自檢系統(tǒng),監(jiān)測提示系統(tǒng)故障 系統(tǒng)不受通過列車或機車的電磁干擾(EMI)的影響 自動識別滾動軸承和滑動軸承,7,行業(yè)重點,主要技術(shù)指標,自動探測蒸汽、內(nèi)燃和電力機車牽引區(qū)段內(nèi)運行的各種（含客、貨）車輛的熱軸故障，并按微熱、強熱、激熱分級預(yù)報 。 適應(yīng)列車運行速度5360KM/H。 存儲120列車的探測數(shù)據(jù)。 利用傳輸線與上位機直接通話。

5、系統(tǒng)提供與其它檢測設(shè)備的接口,如垂下品、熱輪等 可擴展車號識別進行熱軸準確跟蹤 可配套光子探頭，適應(yīng)高速探測列車區(qū)段,8,行業(yè)重點,主要技術(shù)指標,具有防震,防潮,防腐蝕措施 適應(yīng)溫濕度條件 室外設(shè)備 室內(nèi)設(shè)備 環(huán)境溫度 -40-70度 0-60度 相對濕度 0-100% 0-85% 防振性能,當(dāng)有振動或沖擊時,系統(tǒng)應(yīng)能正常工作并不受損壞 振動 5-10HZ 2mm p-p 10-50Hz 2mm p-p 50-100Hz 2.8 gp 100-200Hz 2.8 gp 沖擊 移動的 10 gp 固定的 10 gp 11ms,9,行業(yè)重點,基本原理圖,10,行業(yè)重點,系統(tǒng)構(gòu)成,硬件構(gòu)成圖示,11

6、,行業(yè)重點,室外設(shè)備位置,HTK-499型紅外軸溫探測系統(tǒng)，1號磁鋼距2號磁鋼距離大于50m，2號、3號磁鋼間距為270mm2mm。 探頭位于探頭箱內(nèi)，探頭元件中心低于軌面160180mm，距鋼軌內(nèi)側(cè)面4155mm，與鋼軌內(nèi)側(cè)夾角為68，探頭仰角為45。 兩探頭元件中心連線與鋼軌垂直，對應(yīng)每個軸頭在鋼軌上的采集距離為450mm。,12,行業(yè)重點,室外設(shè)備位置,13,行業(yè)重點,室外設(shè)備圖,14,行業(yè)重點,掃描位置示意,15,行業(yè)重點,新型定標器使用方法,溫度控制誤差 0.5% 溫度控制范圍 0100 工作電源：交流22010% 50Hz 工作環(huán)境：050 相對溫度85%的無腐蝕及無強電磁場輻射的

7、環(huán)境 輸出功率600W,16,行業(yè)重點,新型定標架角度校正方法,若是新卡具，置標準架于離3#磁鋼中心470mm處。(此為60公斤軌如果為75公斤軌則放至490mm處;50公斤軌則放至450mm處)， 打開校正器開關(guān)，激光打在標準架前標靶圓里中心位置（320、378）半徑8mm，后靶圓心（420，368），半徑10mm為掃描點，若不在靶范圍，則調(diào)整探頭位置。,老卡具，2#磁鋼中心對準卡具后螺栓中心,17,行業(yè)重點,此外，如果是老夾具（2#磁鋼中心對準探頭箱夾具后螺栓中心的安裝方式），則標準架的位置應(yīng)相對于新卡具尺寸提前45mm。 即60公斤軌應(yīng)放至于425mm處。50軌則應(yīng)放至于距3#磁鋼中心4

8、05mm處。,新型定標架角度校正方法,18,行業(yè)重點,實驗車Z字板,Z字板原理是透過隔熱板的縫隙采集黑體，從而形成尖峰波形，并通過尖峰的相對位置來評測探頭角度。,Z字板,415,260,隔熱板,黑體,19,行業(yè)重點,實驗車Z字板波形,一般的說，一峰可以通過調(diào)整探頭45度仰角及延時點來控制其位置，峰峰則可以通過調(diào)整415尺寸及6度夾角來控制。只要按照新型定標架認真調(diào)整探頭角度，基本上都可以使角度滿足優(yōu)秀。 Z字板波形優(yōu)秀的條件是：一峰距起點位置610點，峰峰間隔為1216點。,20,行業(yè)重點,Z字板注意事項,1.建議過實驗車時盡量不要使用391磁鋼板上三路，因為上三路抗干擾性好，但波形滯后與速度

9、成正比，會導(dǎo)致Z字板一峰位置偏小，如果確實干擾太大，可以通過調(diào)整整形電路電阻參數(shù)，入口匹配電阻由3.6K調(diào)整為1.8K，放大倍數(shù)電阻R？由82K調(diào)整為27K，門限電阻由10K調(diào)整為15K21K。 2.使用499磁鋼板則可考慮使用脈寬檢測電路，6個跨接套均跨在1、2腳，并調(diào)整電位器阻值，其阻值與抗干擾性成正比，經(jīng)驗值：60K以下，否則容易濾掉實驗車假軸。,21,行業(yè)重點,光子探頭,22,行業(yè)重點,光子探頭主要技術(shù)指標,適用車速： 0-360km /h； 探頭輸出信噪比： 有效值大于25db（目標溫差為5時）； 靜態(tài)輸出電壓： +1.0000.010V； 靜噪聲： 10mV（有效值）； 測溫范圍：

10、 -40-150 視場: 40mm（距離為800mm時）； 漂移： 150mV/5min； 響應(yīng)速度： 1S； 供電電源： 17V-18V； 致冷電流： 810mA 校零電壓： 5 V； 工作溫度： -40-60；,23,行業(yè)重點,主機箱,主機箱內(nèi)由多塊功能模板組成信息處理計算機主體，各模板以其主要功能分別為主機板、磁鋼板、探頭板、控制扳、串口板、數(shù)傳板、無線擴展板。 負責(zé)完成信號的采集和處理。,24,行業(yè)重點,主機板,主機板是HIK-499紅外軸溫探測系統(tǒng)的核心，完成對磁鋼板，采集板，通訊板，控制板等的控制和管理。根據(jù)這幾塊電路板送來的信號，統(tǒng)計出當(dāng)前通過列車的車輛數(shù)、列車速度、列車行駛方向

11、、列車各軸的溫度等數(shù)據(jù)，及時給出熱軸告警。,25,行業(yè)重點,主要技術(shù)指標,主機板的總線接口符合STD-BUS標準。 采用486-66（586-133）嵌入式主機板，具有2個RS-232接口，一個打印口，具有16M字節(jié)的內(nèi)存，16M字節(jié)的電子盤。 具有一個IDE接口。 具有系統(tǒng)設(shè)置和自診斷功能。 具有兩個外部中斷。,26,行業(yè)重點,什么是JRC？,JRC實際上是計算機BIOS的一種功能擴展，它是一臺正在運行的計算機通過JRC軟件與另外一臺具有上述BIOS功能擴展的計算機，在系統(tǒng)上電BIOS程序運行及DOS引導(dǎo)之前與之相連接，從而使客戶端可以通過JRC軟件來達到操控另外一臺機器的目的。 我們知道4

12、99主機板只具有數(shù)碼管及撥碼開關(guān)，因此要想對其進行軟件下載安裝及調(diào)試及相關(guān)操控，就必須利用JRC軟件在另外一臺計算機上聯(lián)機操作。,27,行業(yè)重點,主機板JRC聯(lián)機,初次使用的499主機板，在進行聯(lián)機前，用戶需要準備一張軟盤（或具備雙啟動功能的U盤，其上具有兩個選擇開關(guān)），并在軟盤上拷貝以下文件以備使用： chkdsk.exe-磁盤修復(fù)小工具 veic.exe -499探測站主程序 viec.ini -與主程序相配套的配置文件 ce99.exe -掌上電腦聯(lián)機程序(根據(jù)需要) autoexec.bat事先編輯好的自動批處理文件,28,行業(yè)重點,JRC等待聯(lián)機界面,在軟盤上準備好上述文件以后，就可

13、以在筆記本電腦上執(zhí)行聯(lián)機批處理程序j.bat，在屏幕會彈出兩個黑色背景的DOS窗口，其中在前臺運行的DOS窗口中有一不停旋轉(zhuǎn)的小橫杠，這表示筆記本電腦在等待與499主機板聯(lián)機如圖,后臺窗口,前臺窗口,旋轉(zhuǎn)的小橫杠等待聯(lián)機。,29,行業(yè)重點,JRC聯(lián)機成功標志,這時按一下499主機板的復(fù)位鍵或撥動電源開關(guān)使之重新上電一次，稍候屏幕上旋轉(zhuǎn)的小橫杠會消失并有相應(yīng)的提示信息在屏幕上閃過，表示與499主機板建立連接成功，下一步則應(yīng)在出現(xiàn)Starting MSDOS的時候或之前要及時的按一下功能鍵F5，使之中止執(zhí)行自動批處理文件AUTOEXEC.BAT中的命令內(nèi)容，進入到DOS提示符“C:”下（如圖） 如

14、果沒有按下或沒有及時按下F5鍵，則系統(tǒng)會自動執(zhí)行自動批處理文件里的命令內(nèi)容，我們的VEIC.EXE程序就會被系統(tǒng)執(zhí)行，窗口屏幕則不會再響應(yīng)我們的鍵盤操作，若此時想要進行操作則只能關(guān)閉這兩個窗口，重新按上述步驟進行聯(lián)機。,30,行業(yè)重點,JRC聯(lián)機成功界面,值得提醒的是此時屏幕上窗口里顯示的DOS提示符“C:”已經(jīng)不代表筆記本電腦的C盤了，它所指示的是499主機板的電子C盤，也就是說在這個窗口里聯(lián)機程序成功連接后，它就把筆記本的軟驅(qū)、屏幕、鍵盤都映射給499主機板使用了，所以在這個窗口里的所有DOS操作都是對499主機板的操作。,C大于號提示符出現(xiàn)，代表聯(lián)機成功,跳過自動批處理命令和開機配置文件

15、。,31,行業(yè)重點,檢測電子盤中的錯誤,（一）檢測電子盤是否有錯誤 當(dāng)499主機板在使用中正在讀寫電子盤而發(fā)生掉電或復(fù)位時，會在電子盤中形成丟失文件簇，這屬于一種邏輯上的損壞，在電子盤中會存儲一些非法文件并占用空間，當(dāng)這些錯誤文件在電子盤中形成過多時容易造成主機板死機，所以我們認為這時候有必要利用DOS的一個外部命令chkdsk，來修復(fù)這些文件以收回有效空間，首先把DOS的這個外部命令文件利用事先準備好的軟盤，拷到499主機板中（對于這個文件用戶可以從DOS6.22版本的系統(tǒng)中獲得），命令格式如下： c:copy a:chkdsk.exe,32,行業(yè)重點,檢測中發(fā)現(xiàn)錯誤,接下來執(zhí)行主機板電子盤

16、中的chkdsk .exe來檢查一下電子盤中是否有損壞文件，命令格式為： c:chkdsk c: /f 其中/f參數(shù)代表修復(fù)硬盤中的錯誤文件。 該命令執(zhí)行之后會有英文提示建議你使用SCANDISK效果更好，但這里使用CHKDSK就足夠了，需按y(代表yes)確認進行硬盤錯誤檢查(如圖),檢查中發(fā)現(xiàn)丟失了3個分配單元在3個鏈中，問是否將這些錯誤轉(zhuǎn)換成文件，我們選擇Yes就行。,33,行業(yè)重點,垃圾文件處理,如果正常按一遍yes就結(jié)束，如果電子盤有錯誤則需要按第二遍yes確認來把電子盤中的錯誤恢復(fù)成文件，則會電子盤中恢復(fù)成一個或多個名FILE000 x.chk(多個文件x從0開始，如圖4)的文件后

17、，再把這些錯誤文件刪掉，命令格式為： c:del *.chk 如果沒有錯誤則不會形成恢復(fù)文件，也就不用操作上一步。,瞧，Chkdsk已經(jīng)把錯誤恢復(fù)成文件啦，那么下面我們可以刪掉它了！,34,行業(yè)重點,磁鋼板,磁鋼板外接三路磁鋼信號，整個電路板包括以下幾個部分：總線接口電路、總線復(fù)位及封鎖電路、計數(shù)定時電路、中斷控制電路、磁鋼信號放大整形電路等。,35,行業(yè)重點,探頭板,采集軸溫信號 測量環(huán)箱溫 18V測量 基準電壓測量,環(huán)箱溫通過溫度傳感器送到采集電路 。 18V電源經(jīng)降壓后由采集電路測量，作為探頭電源的自檢信息。 板上設(shè)有一基準電壓源，可產(chǎn)生2.48V左右電壓，與18V一起作為系統(tǒng)自檢的被測

18、信號。,36,行業(yè)重點,串口板,串口板為主機提供串行接口，它以RS-232C或電流環(huán)方式傳輸數(shù)據(jù)。RS-232C方式時此板可以通過板上的串行分配電路連接另外兩塊串行接口板。,37,行業(yè)重點,控制板,每塊控制板可控輸出5路電源，用于控制室外探頭箱保護門的開關(guān),探頭箱風(fēng)機的開關(guān),探頭校零，探頭箱加熱，反射鏡加熱及過車自檢等.,38,行業(yè)重點,數(shù)傳板,此板可插入STD總線，由總線供電, 將RS-232-C口的串行數(shù)據(jù)信號經(jīng)過MC6927進行調(diào)制解調(diào)變成音頻信號,進行二線通信。 本板和Bell 103,Bell 202，CCITT V.21,CCITT V.23,CCITT V.54協(xié)議兼容。,39,

19、行業(yè)重點,工作過程,當(dāng)列車通過時，探測站通過車輪傳感器完成輪對信號的采集，實現(xiàn)測量軸距，計軸計輛和軸承熱區(qū)定位；,通過紅外軸溫傳感器采集軸溫信號；通過AEI天線采集車輛車號信息。,列車通過后，探測站對采集的數(shù)據(jù)進行處理，形成完整的通過列車報文或通過列車熱軸報文，通過電務(wù)部門提供的專用通道實時上傳給分局監(jiān)測中心。,40,行業(yè)重點,紅外線配套車號智能跟蹤裝置,紅外軸溫探測系統(tǒng)可以擴展,在現(xiàn)有軸溫探測系統(tǒng)中增加Reader卡、RF箱、地面天線，就可以實現(xiàn)車號信息的識別，使車號自動識別系統(tǒng)成功地應(yīng)用于紅外軸溫探測領(lǐng)域。紅外軸溫探測系統(tǒng)具備了識別列車的車次和車號信息的功能，使熱軸跟蹤定位更加準確、方便。,41,行業(yè)重點,紅外軸溫監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng) :,監(jiān)測中心,本局 前置機,行調(diào)終端,統(tǒng)計終端,復(fù)示終端,監(jiān)控 中 心,探測站,復(fù)示站,探測