基于紅外線探測系統的熱輪探測應用

李 軍

（哈爾濱威克科技有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090）

一、熱輪故障預方式

熱輪探測系統是無人操作完全由計算機自動完成的探測設備，使用非接觸方式探測列車車輪的溫度，利用包括紅外線測溫、自適應、輪溫規律、全程溫度采集、數據處理、模式識別等技術，設計實現對通過列車車輪溫度的定量測量和實時監控。

該裝置設計為加裝到既有紅外軸溫探測設備中，并納入紅外軸溫監測網絡進行統一傳輸管理，實現自動探測輪溫，自動進行異常溫度判別，并根據故障程度分熱輪一級、熱輪二級、冷輪進行報警預報。

1 熱輪預報：

A 準確預報熱輪，對異常制動（手閘未放、輕出閘等）引起的熱輪提供準確預報。保障車輛的安全運行

B 減少抱閘引起的熱軸誤報，利用輪熱探測數據的綜合分析，可過濾 因抱閘引起的熱軸誤報。大大提高熱軸預報兌現率。

C 減少區間誤攔誤停，通過精確的輪溫探測，可使調度、維護等部門及時了解車輛運行情況，避免區間的誤攔，保障運行的暢通。

2 冷輪預報：

A 準確得出冷輪所在位置預報，可確定制動不良或關門車的車輛

B 通過冷輪預報，可有效防止長大列車應關門或異常故障引起的制動力不足而引發的事故，更好的保證行車安全。

3 可加裝到現有紅外軸溫探測設備上，利用紅外軸溫監測網絡傳遞熱輪信息，充分借助既有資源，既節約投資，又便于現場進行統一控制和維護管理。

4 實現非接觸方式探測高速運動的400度以上高溫的物體。

5 準確快速反映運行中的車輪輪輞溫度，不受陽光等外界干擾影響。

二、 探測位置選取及角度設計

熱輪探測數據的可靠性和預報的準確性，同探測方式有著直接的關系，目前國外近幾年采用的熱輪探測位置，一般都在軌平面以上35-40CM處，我們經過大量實驗研究發現，這個探測并不是最佳探測位置，而我們采用探測角度為水平夾角33度、與鋼軌垂直，探測車輪下部與鋼軌接觸部分的輪惘位置，通過平移箱體可調整探測的高度，熱輪安裝位置及探測的角度如圖1。

通過研究與實驗可以發現在這個探測位置有著以下優點：

1 可以避開閘瓦，避免閘瓦緩解后的余熱引起的誤報

2 在這個探測位置上熱輪，掃描線長度為40CM，都在車輪上， 反映的溫度更真實。避免了掃面線過長帶來的干擾多引起的誤報

3 由于在熱軸探測系統上加裝，此探測能更好利用紅外設備公用資源和控制 ，減少原熱軸探測系統改動，更有利于日常維護和管理運用。

圖3 探頭箱體現場安裝圖

圖4 熱輪探頭掃描區域圖（黃線以下區域）

圖1 輪溫探測角度圖

圖2 整體設備結構框圖

探頭瞄準點可打在鋼軌與車輪結合處的輪輞上1-3cm處，以獲取車輪的最高溫度。熱輪探測裝置的安裝角度設計尺寸如圖2所示，通過平移箱體可調整熱輪探測點的高度。

結語

THDS紅外熱輪探測系統利用紅外測溫技術來探測列車車輪的溫度；在車輛正常行駛的狀態下，實現實時對每輛車的每個車輪溫度進行非接觸式采集，利用包括紅外線測溫，自適應，數據處理，模式識別，計算機，數據庫和現代通訊等技術手段，設計實現自動探測車輪溫度、自動測量車速、自動判別客貨車輛、自動實現計軸計輛；利用車輛運轉熱規律建立數據判別模型，并根據溫度分一級、二級兩個等級對抱閘車輛進行報警預報，同時還可實現冷輪故障預報。探測抱閘故障車輛，進而識別制動機故障車輛，實現貨車車輪抱閘實時監控。

[1]韓才元.展望21世紀的內燃機車和內燃動車[J].內燃機車，2000（02）.