賈文陽

（中鐵特貨運輸有限責任公司 助理工程師 北京 100055）

為開拓鐵路冷藏運輸市場，中鐵特貨運輸有限責任公司牽頭組織開發(fā)了BX1K型冷藏集裝箱運輸車組，該車采用“4 輛BX1K 型冷藏集箱運輸平車+1輛B23型發(fā)電乘務車+4 輛BX1K 型冷藏集裝箱運輸平車”的固定編組模式，開創(chuàng)了我國鐵路運輸外接電式冷藏集裝箱運輸?shù)南群?。BX1K型冷藏集裝箱運輸車組因具有有人值乘和集中供電等因素，具備安裝軸溫報警裝置并實時監(jiān)測的條件。為了給我國鐵路特種貨物運輸列車加裝電氣監(jiān)測設備提供技術儲備，我們對該車進行了加裝軸溫報警裝置研究。

1 既有軸溫報警裝置

我國鐵道車輛上加裝有軸溫報警裝置的主要是客車和動車組。動車組軸溫報警裝置采用雙探頭冗余設計，控制電路和設備配置較復雜，成本較高，不適用于鐵路貨車。相對而言，客車軸溫報警裝置對貨車有更好的借鑒意義。

我國客車軸溫報警器主要由控制顯示器、溫度傳感器、記錄儀三部分組成，用于采集軸端溫度信息，防止因軸溫過高引起危險后果。其中溫度傳感器分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器，目前大部分傳感器為數(shù)字傳感器。溫度傳感器采集軸端的溫度信息，并將溫度信息傳遞至控制顯示器。控制顯示器，將采集到的溫度，進行邏輯處理，發(fā)出預報警信號。并將溫度信息和溫度狀態(tài)信息廣播至FSK 總線上。記錄儀可顯示網(wǎng)絡的通信狀態(tài)，可以觀察、記錄各個車廂的軸溫。當某一車廂的某一軸位報警時，記錄車廂順位號、車種車號，報警的軸溫、軸位和環(huán)溫等報警數(shù)據(jù)。

2 客車軸溫報警裝置存在的不足

客車軸溫報警裝置在鐵道客車上已經(jīng)進行了30 余年的應用，期間雖然進行了多次改進，但是由于考慮到與大量既有車輛兼容等問題，未進行全面更新。根據(jù)調(diào)研，客車軸溫報警裝置主要存在如下不足：

1）傳感器受到電磁干擾或傳感器密封性達不到要求導致進水以及接觸不良。

2）數(shù)字傳感器測溫范圍窄，超測溫范圍時漏報。數(shù)字傳感器測溫范圍為-45℃～125℃，當超過125℃時顯示溫度不定，易造成乘務人員誤判，存在漏報風險。

3）軟件缺少過濾算法。在軟件設計中，當控制顯示器收到來自傳感器的數(shù)據(jù)后，經(jīng)過簡單的取整處理便在液晶屏上將所測溫度顯示出來。當傳感器溫度發(fā)生跳變超過報警閾值時，就會發(fā)生誤報警。

4）跟蹤報警設置不合理。跟蹤報警判斷邏輯比較簡單，在外溫低時易發(fā)生誤報警。

5）軟硬件配置低，維護成本高。任何一次程序升級都要拆下控制顯示器，去除模塊外殼再更換芯片，維護效率低、步驟繁瑣、成本很高。

3 BX1K軸溫報警裝置技術方案

BX1K 冷藏集裝箱平車軸溫報警裝置主要由軸溫傳感器、軸溫轉(zhuǎn)換器、軸溫處理器和軸溫主機等部件組成[1]。具體系統(tǒng)框圖如圖1：

圖1 BX1K冷藏集裝箱平車軸溫監(jiān)測系統(tǒng)框圖

3.1 主要工作原理 相對客車軸溫報警裝置，BX1K冷藏集裝箱平車軸溫報警裝置根據(jù)單車無值乘，防脫、防盜要求高等特點，將控制顯示器和記錄儀除顯示功能外集中于軸溫處理器，將控制顯示器和記錄儀顯示功能集中于軸溫主機，同時增加了軸溫轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)同一轉(zhuǎn)向架軸溫傳感器信號的匯總和引出，使布線簡潔，防脫防盜性能更好。其主要原理如下：

在每臺轉(zhuǎn)向架上各安裝一只軸溫轉(zhuǎn)換器，負責匯總本轉(zhuǎn)向架上的四根傳感器，并與軸溫處理器連接；軸溫處理器實時采集8路軸溫傳感器和1路環(huán)溫傳感器的數(shù)據(jù)信息，并進行數(shù)據(jù)優(yōu)化，作出故障，預警，報警等判斷，最后通過FSK總線將處理后的軸溫信息上傳給軸溫主機；軸溫主機實時顯示整列車軸溫信息，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)狀態(tài)位，作出故障，預警，報警的判斷，最后通過液晶屏閃爍顯示報警軸位溫度，并聲光報警。另外，軸溫處理器預留485通信端口，便于將數(shù)據(jù)發(fā)送給電子標簽系統(tǒng)，最終通過電子標簽系統(tǒng)進入THDS。

3.2 主要技術特點

1）軸溫傳感器探頭結構設計采用動車組傳感器探頭設計標準，探頭螺紋可360°自由旋轉(zhuǎn)，出線方向自由，可靠性高，密封性好。

2）增加溫度濾除算法。針對超數(shù)字傳感器測溫范圍時漏報，溫度跳變高于系統(tǒng)報警閾值誤報等問題，增加超數(shù)字傳感器測溫范圍時最終顯示上限或下限溫度，顯示監(jiān)測溫度時增加與前一溫度的對比判斷的跳變?yōu)V除算法，有效降低漏報和誤報。

3）修改跟蹤報警判斷邏輯。針對客車跟蹤報警設置不合理問題，在跟蹤報警判斷邏輯中引入一個開關值，即當測得的軸溫大于跟蹤報警判斷開關值時，才進行跟蹤報警判斷，否則不進行跟蹤報警判斷，有效降低誤報。

4）升級軟硬件配置，降低維護成本。將原有客車軸報的8位單片機（運行頻率為11kHz）升級為32位ARM（運行頻率72MHz），處理能力增強4倍以上，處理速度增強約7 000 倍，同時設置USB 轉(zhuǎn)串口驅(qū)動，軟件升級時可通過USB 接口直接實現(xiàn)程序更新。

4 結束語

BX1K 冷藏集裝箱平車軸溫報警裝置在49 組BX1K 冷藏集裝運輸車組中投入運用，結果表明該軸溫報警裝置較好適應了貨車運行環(huán)境和工況，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為特種貨物運輸列車加裝電氣監(jiān)測設備積累了寶貴經(jīng)驗。