紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)【知識(shí)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(yùn)行時(shí)，承重軸承都會(huì)由于摩擦而產(chǎn)生熱量，軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它所產(chǎn)生的熱量會(huì)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(shí)，便會(huì)使它的摩擦加劇，溫度突升，達(dá)到一定程度時(shí)，便形成熱軸，嚴(yán)重者導(dǎo)致切軸，使運(yùn)行中的車輛顛覆，給行車帶來(lái)了重大財(cái)產(chǎn)損失。,1,行業(yè)重點(diǎn),紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)的誕生,熱軸現(xiàn)象的產(chǎn)生，無(wú)疑給鐵路行車安全帶來(lái)很大安全隱患。 為了積極避免這一現(xiàn)象給行車安全帶來(lái)的隱患，多年來(lái)，人們一直致力于軸溫探測(cè)系統(tǒng)的研究中。 紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)就是人們研究出來(lái)的一種利用紅外線進(jìn)行非接觸式的軸溫探測(cè)方式之一。,2,行業(yè)重點(diǎn),什么是紅外線？,紅外線：

2、就是在可見(jiàn)光的紅色光譜外端還有一種看不見(jiàn)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(jiàn)輻射線，在自然界當(dāng)中，只要不是低于絕對(duì)零點(diǎn)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(bào)警器、紅外測(cè)溫儀等等。,3,行業(yè)重點(diǎn),紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展,紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段，一代機(jī)階段，限于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)紅外元件質(zhì)量和其它電子技術(shù)條件，當(dāng)時(shí)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(gè)軸溫信息，最后由人工判別軸溫波形并進(jìn)行熱軸預(yù)報(bào)。二代機(jī)階段，是在一代機(jī)的

3、基礎(chǔ)上，融入單板計(jì)算機(jī)技術(shù)為主要特點(diǎn)。,4,行業(yè)重點(diǎn),二代機(jī)的發(fā)展,目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛越發(fā)展，二代機(jī)紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)也經(jīng)歷了多次更型，功能和探測(cè)數(shù)據(jù)上也逐漸趨于準(zhǔn)確完善。 我們哈科所研制的二代機(jī)經(jīng)歷了以下幾個(gè)產(chǎn)品階段： 一型機(jī)HTK187(87年產(chǎn)品定型) 二型機(jī)HTK289(89年產(chǎn)品定型) 三型機(jī)HTK391(91年產(chǎn)品定型) 四型機(jī)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(cè)系統(tǒng)。,5,行業(yè)重點(diǎn),系統(tǒng)概述,HTK-499型紅外熱軸探測(cè)系統(tǒng)是為適應(yīng)我國(guó)鐵路提速需求而研制的新一代探測(cè)設(shè)備。 HTK-499紅外熱軸探測(cè)系統(tǒng)可完成對(duì)高速通過(guò)列車軸溫?cái)?shù)據(jù)的動(dòng)

4、態(tài)采集及定量測(cè)量，實(shí)現(xiàn)熱軸智能判別。,HTK-499型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng),6,行業(yè)重點(diǎn),主要技術(shù)指標(biāo),系統(tǒng)是完全自動(dòng)的無(wú)人操作 自動(dòng)定量測(cè)量軸箱的溫度 自動(dòng)判別列車（上、下行）運(yùn)行方向 自動(dòng)識(shí)別和排除機(jī)車 自動(dòng)測(cè)速 自動(dòng)識(shí)別客、貨車輛,自動(dòng)計(jì)軸、計(jì)輛 系統(tǒng)內(nèi)置故障自檢系統(tǒng),監(jiān)測(cè)提示系統(tǒng)故障 系統(tǒng)不受通過(guò)列車或機(jī)車的電磁干擾(EMI)的影響 自動(dòng)識(shí)別滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承,7,行業(yè)重點(diǎn),主要技術(shù)指標(biāo),自動(dòng)探測(cè)蒸汽、內(nèi)燃和電力機(jī)車牽引區(qū)段內(nèi)運(yùn)行的各種（含客、貨）車輛的熱軸故障，并按微熱、強(qiáng)熱、激熱分級(jí)預(yù)報(bào) 。 適應(yīng)列車運(yùn)行速度5360KM/H。 存儲(chǔ)120列車的探測(cè)數(shù)據(jù)。 利用傳輸線與上位機(jī)直接通話。

5、系統(tǒng)提供與其它檢測(cè)設(shè)備的接口,如垂下品、熱輪等 可擴(kuò)展車號(hào)識(shí)別進(jìn)行熱軸準(zhǔn)確跟蹤 可配套光子探頭，適應(yīng)高速探測(cè)列車區(qū)段,8,行業(yè)重點(diǎn),主要技術(shù)指標(biāo),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(duì)濕度 0-100% 0-85% 防振性能,當(dāng)有振動(dòng)或沖擊時(shí),系統(tǒng)應(yīng)能正常工作并不受損壞 振動(dòng) 5-10HZ 2mm p-p 10-50Hz 2mm p-p 50-100Hz 2.8 gp 100-200Hz 2.8 gp 沖擊 移動(dòng)的 10 gp 固定的 10 gp 11ms,9,行業(yè)重點(diǎn),基本原理圖,10,行業(yè)重點(diǎn),系統(tǒng)構(gòu)成,硬件構(gòu)成圖示,11

6、,行業(yè)重點(diǎn),室外設(shè)備位置,HTK-499型紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)，1號(hào)磁鋼距2號(hào)磁鋼距離大于50m，2號(hào)、3號(hào)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(duì)應(yīng)每個(gè)軸頭在鋼軌上的采集距離為450mm。,12,行業(yè)重點(diǎn),室外設(shè)備位置,13,行業(yè)重點(diǎn),室外設(shè)備圖,14,行業(yè)重點(diǎn),掃描位置示意,15,行業(yè)重點(diǎn),新型定標(biāo)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(duì)溫度85%的無(wú)腐蝕及無(wú)強(qiáng)電磁場(chǎng)輻射的

7、環(huán)境 輸出功率600W,16,行業(yè)重點(diǎn),新型定標(biāo)架角度校正方法,若是新卡具，置標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)校正器開(kāi)關(guān)，激光打在標(biāo)準(zhǔn)架前標(biāo)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(diǎn)，若不在靶范圍，則調(diào)整探頭位置。,老卡具，2#磁鋼中心對(duì)準(zhǔn)卡具后螺栓中心,17,行業(yè)重點(diǎn),此外，如果是老夾具（2#磁鋼中心對(duì)準(zhǔn)探頭箱夾具后螺栓中心的安裝方式），則標(biāo)準(zhǔn)架的位置應(yīng)相對(duì)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(biāo)架角度校正方法,18,行業(yè)重點(diǎn),實(shí)驗(yàn)車Z字板,Z字板原理是透過(guò)隔熱板的縫隙采集黑體，從而形成尖峰波形，并通過(guò)尖峰的相對(duì)位置來(lái)評(píng)測(cè)探頭角度。,Z字板,415,260,隔熱板,黑體,19,行業(yè)重點(diǎn),實(shí)驗(yàn)車Z字板波形,一般的說(shuō)，一峰可以通過(guò)調(diào)整探頭45度仰角及延時(shí)點(diǎn)來(lái)控制其位置，峰峰則可以通過(guò)調(diào)整415尺寸及6度夾角來(lái)控制。只要按照新型定標(biāo)架認(rèn)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(diǎn)位置610點(diǎn)，峰峰間隔為1216點(diǎn)。,20,行業(yè)重點(diǎn),Z字板注意事項(xiàng),1.建議過(guò)實(shí)驗(yàn)車時(shí)盡量不要使用391磁鋼板上三路，因?yàn)樯先房垢蓴_性好，但波形滯后與速度

9、成正比，會(huì)導(dǎo)致Z字板一峰位置偏小，如果確實(shí)干擾太大，可以通過(guò)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(cè)電路，6個(gè)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(yàn)值：60K以下，否則容易濾掉實(shí)驗(yàn)車假軸。,21,行業(yè)重點(diǎn),光子探頭,22,行業(yè)重點(diǎn),光子探頭主要技術(shù)指標(biāo),適用車速： 0-360km /h； 探頭輸出信噪比： 有效值大于25db（目標(biāo)溫差為5時(shí)）； 靜態(tài)輸出電壓： +1.0000.010V； 靜噪聲： 10mV（有效值）； 測(cè)溫范圍：

10、 -40-150 視場(chǎng): 40mm（距離為800mm時(shí)）； 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(diǎn),主機(jī)箱,主機(jī)箱內(nèi)由多塊功能模板組成信息處理計(jì)算機(jī)主體，各模板以其主要功能分別為主機(jī)板、磁鋼板、探頭板、控制扳、串口板、數(shù)傳板、無(wú)線擴(kuò)展板。 負(fù)責(zé)完成信號(hào)的采集和處理。,24,行業(yè)重點(diǎn),主機(jī)板,主機(jī)板是HIK-499紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)的核心，完成對(duì)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(lái)的信號(hào)，統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前通過(guò)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(shí)給出熱軸告警。,25,行業(yè)重點(diǎn),主要技術(shù)指標(biāo),主機(jī)板的總線接口符合STD-BUS標(biāo)準(zhǔn)。 采用486-66（586-133）嵌入式主機(jī)板，具有2個(gè)RS-232接口，一個(gè)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(gè)IDE接口。 具有系統(tǒng)設(shè)置和自診斷功能。 具有兩個(gè)外部中斷。,26,行業(yè)重點(diǎn),什么是JRC？,JRC實(shí)際上是計(jì)算機(jī)BIOS的一種功能擴(kuò)展，它是一臺(tái)正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)通過(guò)JRC軟件與另外一臺(tái)具有上述BIOS功能擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)，在系統(tǒng)上電BIOS程序運(yùn)行及DOS引導(dǎo)之前與之相連接，從而使客戶端可以通過(guò)JRC軟件來(lái)達(dá)到操控另外一臺(tái)機(jī)器的目的。 我們知道4

12、99主機(jī)板只具有數(shù)碼管及撥碼開(kāi)關(guān)，因此要想對(duì)其進(jìn)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(tái)計(jì)算機(jī)上聯(lián)機(jī)操作。,27,行業(yè)重點(diǎn),主機(jī)板JRC聯(lián)機(jī),初次使用的499主機(jī)板，在進(jìn)行聯(lián)機(jī)前，用戶需要準(zhǔn)備一張軟盤（或具備雙啟動(dòng)功能的U盤，其上具有兩個(gè)選擇開(kāi)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(cè)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(jī)程序(根據(jù)需要) autoexec.bat事先編輯好的自動(dòng)批處理文件,28,行業(yè)重點(diǎn),JRC等待聯(lián)機(jī)界面,在軟盤上準(zhǔn)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(jī)批處理程序j.bat，在屏幕會(huì)彈出兩個(gè)黑色背景的DOS窗口，其中在前臺(tái)運(yùn)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(jī)板聯(lián)機(jī)如圖,后臺(tái)窗口,前臺(tái)窗口,旋轉(zhuǎn)的小橫杠等待聯(lián)機(jī)。,29,行業(yè)重點(diǎn),JRC聯(lián)機(jī)成功標(biāo)志,這時(shí)按一下499主機(jī)板的復(fù)位鍵或撥動(dòng)電源開(kāi)關(guān)使之重新上電一次，稍候屏幕上旋轉(zhuǎn)的小橫杠會(huì)消失并有相應(yīng)的提示信息在屏幕上閃過(guò)，表示與499主機(jī)板建立連接成功，下一步則應(yīng)在出現(xiàn)Starting MSDOS的時(shí)候或之前要及時(shí)的按一下功能鍵F5，使之中止執(zhí)行自動(dòng)批處理文件AUTOEXEC.BAT中的命令內(nèi)容，進(jìn)入到DOS提示符“C:”下（如圖） 如

14、果沒(méi)有按下或沒(méi)有及時(shí)按下F5鍵，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行自動(dòng)批處理文件里的命令內(nèi)容，我們的VEIC.EXE程序就會(huì)被系統(tǒng)執(zhí)行，窗口屏幕則不會(huì)再響應(yīng)我們的鍵盤操作，若此時(shí)想要進(jìn)行操作則只能關(guān)閉這兩個(gè)窗口，重新按上述步驟進(jìn)行聯(lián)機(jī)。,30,行業(yè)重點(diǎn),JRC聯(lián)機(jī)成功界面,值得提醒的是此時(shí)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(jī)板的電子C盤，也就是說(shuō)在這個(gè)窗口里聯(lián)機(jī)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(jī)板使用了，所以在這個(gè)窗口里的所有DOS操作都是對(duì)499主機(jī)板的操作。,C大于號(hào)提示符出現(xiàn)，代表聯(lián)機(jī)成功,跳過(guò)自動(dòng)批處理命令和開(kāi)機(jī)配置文件

15、。,31,行業(yè)重點(diǎn),檢測(cè)電子盤中的錯(cuò)誤,（一）檢測(cè)電子盤是否有錯(cuò)誤 當(dāng)499主機(jī)板在使用中正在讀寫(xiě)電子盤而發(fā)生掉電或復(fù)位時(shí)，會(huì)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(huì)存儲(chǔ)一些非法文件并占用空間，當(dāng)這些錯(cuò)誤文件在電子盤中形成過(guò)多時(shí)容易造成主機(jī)板死機(jī)，所以我們認(rèn)為這時(shí)候有必要利用DOS的一個(gè)外部命令chkdsk，來(lái)修復(fù)這些文件以收回有效空間，首先把DOS的這個(gè)外部命令文件利用事先準(zhǔn)備好的軟盤，拷到499主機(jī)板中（對(duì)于這個(gè)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(diǎn),檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,接下來(lái)執(zhí)行主機(jī)板電子盤

16、中的chkdsk .exe來(lái)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(cuò)誤文件。 該命令執(zhí)行之后會(huì)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(rèn)進(jìn)行硬盤錯(cuò)誤檢查(如圖),檢查中發(fā)現(xiàn)丟失了3個(gè)分配單元在3個(gè)鏈中，問(wèn)是否將這些錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換成文件，我們選擇Yes就行。,33,行業(yè)重點(diǎn),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(cuò)誤則需要按第二遍yes確認(rèn)來(lái)把電子盤中的錯(cuò)誤恢復(fù)成文件，則會(huì)電子盤中恢復(fù)成一個(gè)或多個(gè)名FILE000 x.chk(多個(gè)文件x從0開(kāi)始，如圖4)的文件后

17、，再把這些錯(cuò)誤文件刪掉，命令格式為： c:del *.chk 如果沒(méi)有錯(cuò)誤則不會(huì)形成恢復(fù)文件，也就不用操作上一步。,瞧，Chkdsk已經(jīng)把錯(cuò)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(diǎn),磁鋼板,磁鋼板外接三路磁鋼信號(hào)，整個(gè)電路板包括以下幾個(gè)部分：總線接口電路、總線復(fù)位及封鎖電路、計(jì)數(shù)定時(shí)電路、中斷控制電路、磁鋼信號(hào)放大整形電路等。,35,行業(yè)重點(diǎn),探頭板,采集軸溫信號(hào) 測(cè)量環(huán)箱溫 18V測(cè)量 基準(zhǔn)電壓測(cè)量,環(huán)箱溫通過(guò)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(cè)量，作為探頭電源的自檢信息。 板上設(shè)有一基準(zhǔn)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(cè)

18、信號(hào)。,36,行業(yè)重點(diǎn),串口板,串口板為主機(jī)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(shí)此板可以通過(guò)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(diǎn),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(hù)門的開(kāi)關(guān),探頭箱風(fēng)機(jī)的開(kāi)關(guān),探頭校零，探頭箱加熱，反射鏡加熱及過(guò)車自檢等.,38,行業(yè)重點(diǎn),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(hào)經(jīng)過(guò)MC6927進(jìn)行調(diào)制解調(diào)變成音頻信號(hào),進(jìn)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(diǎn),工作過(guò)程,當(dāng)列車通過(guò)時(shí)，探測(cè)站通過(guò)車輪傳感器完成輪對(duì)信號(hào)的采集，實(shí)現(xiàn)測(cè)量軸距，計(jì)軸計(jì)輛和軸承熱區(qū)定位；,通過(guò)紅外軸溫傳感器采集軸溫信號(hào)；通過(guò)AEI天線采集車輛車號(hào)信息。,列車通過(guò)后，探測(cè)站對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成完整的通過(guò)列車報(bào)文或通過(guò)列車熱軸報(bào)文，通過(guò)電務(wù)部門提供的專用通道實(shí)時(shí)上傳給分局監(jiān)測(cè)中心。,40,行業(yè)重點(diǎn),紅外線配套車號(hào)智能跟蹤裝置,紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)可以擴(kuò)展,在現(xiàn)有軸溫探測(cè)系統(tǒng)中增加Reader卡、RF箱、地面天線，就可以實(shí)現(xiàn)車號(hào)信息的識(shí)別，使車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)成功地應(yīng)用于紅外軸溫探測(cè)領(lǐng)域。紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)具備了識(shí)別列車的車次和車號(hào)信息的功能，使熱軸跟蹤定位更加準(zhǔn)確、方便。,41,行業(yè)重點(diǎn),紅外軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng) :,監(jiān)測(cè)中心,本局 前置機(jī),行調(diào)終端,統(tǒng)計(jì)終端,復(fù)示終端,監(jiān)控 中 心,探測(cè)站,復(fù)示站,探測(cè)