黃一驊 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司車輛部

1 引言

車輛軸溫智能探測(cè)系統(tǒng)（THDS）是車輛運(yùn)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(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)、紅外線輻射探測(cè)技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)，具備在列車運(yùn)行狀態(tài)下計(jì)軸計(jì)輛、智能跟蹤、測(cè)量軸承溫度和熱軸故障自動(dòng)預(yù)警的功能。THDS利用軌邊紅外線高速探頭和智能跟蹤裝置，實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行車輛的軸承溫度，進(jìn)行跟蹤報(bào)警，是發(fā)現(xiàn)車輛熱軸、防止熱切軸、保證鐵路運(yùn)輸安全的重要設(shè)施，是提高運(yùn)輸效率的重要保障。THDS在全路的安裝實(shí)施，對(duì)保證鐵路車輛的安全運(yùn)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(yán)格，上線作業(yè)越發(fā)困難。在當(dāng)前形勢(shì)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(cè)站檢測(cè)車數(shù)據(jù)失格入手，對(duì)于探測(cè)站數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，找出了產(chǎn)生問(wèn)題的原因，制定了針對(duì)性的防范措施。

2 典型故障介紹

2018年11月27日10點(diǎn)43分，海寧上行探測(cè)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(jī)后第17輛為檢測(cè)車，設(shè)備正確識(shí)別檢測(cè)車。檢測(cè)車測(cè)溫精度方面，內(nèi)探左右側(cè)均測(cè)溫偏低，失格。外探左右側(cè)測(cè)溫成績(jī)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(guò)降低器件溫度來(lái)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(jī)和電源箱都出現(xiàn)了停電，10:38工控機(jī)和電源箱來(lái)電。電源箱來(lái)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(cè)車到來(lái)，這4 min內(nèi)系統(tǒng)未能做新的熱靶曲線，導(dǎo)致內(nèi)探選取不到器件溫度為-47.8℃下的熱靶曲線，從而導(dǎo)致內(nèi)探測(cè)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(duì)其測(cè)溫造成影響。

具體的分析過(guò)程如下。

2.1 檢測(cè)車模擬軸軸溫波形分析

檢測(cè)車模擬軸軸溫波形如圖1所示。

圖1 檢測(cè)車模擬軸軸溫波形

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

2.2 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析

過(guò)車時(shí)的靜態(tài)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 過(guò)車時(shí)的靜態(tài)數(shù)據(jù)

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

2.3 過(guò)車配置分析

查看過(guò)車配置如圖3所示。

圖3 查看過(guò)車配置

如圖3所示，過(guò)車時(shí)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(guò)車時(shí)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(guò)車時(shí)器件溫度與選擇的熱靶曲線器件溫度相差較大。

由于過(guò)車時(shí)的器件溫度相對(duì)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(jìn)行溫度計(jì)算，溫度會(huì)降低，符合數(shù)據(jù)現(xiàn)象。

至此，分析認(rèn)為，導(dǎo)致內(nèi)探左右側(cè)檢測(cè)車模擬軸測(cè)溫偏低的原因?yàn)檫x擇的熱靶曲線不合理導(dǎo)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(shí)別左側(cè)探頭響應(yīng)率偏低。對(duì)于內(nèi)探設(shè)置了需要跳檔標(biāo)志。在8:35設(shè)備過(guò)完車后，軟件啟動(dòng)了內(nèi)探探頭的升檔操作，器件溫度設(shè)置為-70℃。此時(shí)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(guò)大，因此在8:41過(guò)完車后，系統(tǒng)再次進(jìn)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(jī)斷電，電源箱斷電。10:38工控機(jī)來(lái)電啟動(dòng)，此時(shí)電源箱來(lái)電。制冷板上電進(jìn)行自動(dòng)初始化器件溫度，自動(dòng)初始化溫度設(shè)置為-47.8℃。10:42，檢測(cè)車到來(lái)，這期間的3 min，系統(tǒng)還沒(méi)有做熱靶標(biāo)定，因此導(dǎo)致器件溫度-47.8℃下沒(méi)有選擇到合理的熱靶曲線，從而導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)溫偏低。

圖5 1:58熱靶曲線

3 結(jié)論及改進(jìn)措施

通過(guò)對(duì)大量鐵路沿線THDS探測(cè)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(cè)站普遍存在探測(cè)站未安裝UPS不間斷電源，無(wú)法保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；非正常斷電后重新啟動(dòng)，軟件選取熱靶曲線不當(dāng)，造成測(cè)溫偏移較大等安全隱患。

本次事件中，對(duì)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(shí)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(lái)回震蕩，說(shuō)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(duì)這種探頭就應(yīng)該由車間復(fù)示人員進(jìn)行上報(bào)，并及時(shí)處理。

針對(duì)發(fā)現(xiàn)這些安全隱患，我覺(jué)得可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）在THDS探測(cè)站加裝UPS不間斷電源，至少要保障設(shè)備12 h穩(wěn)定運(yùn)行，可以進(jìn)行正常探測(cè)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(dāng)設(shè)備每次斷電重啟時(shí)，設(shè)備軟件應(yīng)立即下令進(jìn)行熱靶溫度標(biāo)定，獲得最新的實(shí)時(shí)熱靶溫度曲線。其次設(shè)備軟件應(yīng)存儲(chǔ)3個(gè)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(duì)設(shè)備才啟動(dòng)就接車的情況。

（3）THDS設(shè)備復(fù)示人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)存在影響設(shè)備測(cè)溫精度、探測(cè)角度和有故障發(fā)生趨勢(shì)的部件、軟件問(wèn)題應(yīng)盡早上報(bào)車間，由車間安排檢修人員及時(shí)進(jìn)行處理。以避免設(shè)備發(fā)生更大的故障，影響行車安全。