專利名稱：一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路紅外設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種列車軸承故障判別技術(shù)，特別是列 車軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別技術(shù)。
背景技術(shù)：
列車軸箱溫度過高是列車車軸出現(xiàn)故障的征兆之一。列車紅外軸溫探測系統(tǒng)
能夠探測運(yùn)行列車的軸箱溫度，根據(jù)軸溫判別車輛軸承是否發(fā)生故障，避免因列 車車輛軸承故障而導(dǎo)致列車運(yùn)行事故，是保障列車運(yùn)行安全的重要方法之一。它 通過在鐵軌兩側(cè)安裝的紅外探頭，探測列車通過時各車軸軸箱的紅外輻射，通過 探測系統(tǒng)的計(jì)算，給出各軸箱的溫度，據(jù)此判斷是否存在故障軸承(簡稱熱軸)， 并通過通信網(wǎng)絡(luò)將預(yù)報的熱軸故障及時報告給列車調(diào)度系統(tǒng)，防止事故的發(fā)生。
列車紅外軸溫探測系統(tǒng)自20世紀(jì)70年代在我國開始運(yùn)用，釆用紅外熱敏 電阻探頭，最初是人工通過描筆打出的探測波形判別熱軸。20世紀(jì)90年代開 始應(yīng)用無人值守的自動化紅外軸溫探測系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)探頭輸出，計(jì)算出通過列 車的每根軸承的軸箱溫度。系統(tǒng)根據(jù)探頭探測每個軸箱輸出的電壓值與全列同側(cè) 平均電壓值之比(稱為列比)、探頭探測每個軸箱輸出的電壓值與全輛同側(cè)平均 電壓值之比(稱為輛比)，以及軸溫與環(huán)溫的差值(稱為溫升)，按照一定判別標(biāo) 準(zhǔn)和算法自動判別是否存在故障軸承。
自1998年開始，鐵路實(shí)施了 6次既有線路的大面積提速，并逐漸開行重載 貨物列車。為適應(yīng)提速后精確探測軸溫的要求，2000年以來，采用光子探頭的 列車紅外軸溫探測系統(tǒng)開始投入運(yùn)用。光子探頭采用碲鎘汞為紅外敏感器件，能 夠適應(yīng)以360km/h運(yùn)行列車的軸溫探測要求。但碲鎘汞的溫度不同，其響應(yīng) 率變化很大，而且調(diào)制型光子探頭的調(diào)制盤溫度對探頭輸出也有影響，所以，在 不同環(huán)溫下，光子探頭探測軸溫的輸出電壓值差別很大。以往熱軸預(yù)報中采用探 頭輸出電壓的比值做為判據(jù)，這其中隱含著一個條件，即要求探頭的響應(yīng)率變化 不大。若探頭的響應(yīng)率變化較大，則探頭輸出電壓的比值變化也較大，依此判別 熱軸會造成結(jié)果不正確。因此，光子探頭紅外熱軸探測系統(tǒng)不能采用探頭輸出電 壓的比值做為判據(jù)。 為適應(yīng)鐵路運(yùn)輸提速重載的需要，鐵路貨車軸承裝備也在不斷更新，載重量 不斷提高。目前，在線路上運(yùn)行的鐵路車輛軸承種類眾多，載重狀況相差很大， 造成不同軸承和不同載重狀況下的運(yùn)行車輛的軸溫分布范圍較大，而且不同軸承 和不同載重狀況下的正常運(yùn)行溫度分布區(qū)間和故障運(yùn)行溫度分布區(qū)間相重疊，因 此若僅根據(jù)軸溫判斷熱軸，也不能正常判斷，會造成熱軸誤報較多，也會存在漏 報熱軸的問題。
采用熱軸判別方法根據(jù)軸溫?cái)?shù)據(jù)，不采用探頭輸出電壓值。經(jīng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)， 列比輛比若釆用各軸軸溫與平均溫升之比，則比值與平均溫升有關(guān)。平均溫升低
時，列比輛比高；平均溫升高時，列比輛比低。這樣計(jì)算的列比輛比與平均溫升 有關(guān)，不能作為判據(jù)。 發(fā)明內(nèi) 容
本發(fā)明的提出了一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法。熱軸軸溫是一 列車軸溫統(tǒng)計(jì)分布的異常值，因此熱軸離平均值的距離大，可用該軸軸溫與平均 軸溫的距離做為熱軸判別的判據(jù)。采用溫升與列溫升方差、輛溫升方差或溫升與 列溫升差、輛溫升差做為熱軸判別判據(jù)，將一列車同側(cè)所有軸溫作為一組樣本， 物理意義明確，計(jì)算簡單，判別結(jié)果準(zhǔn)確。
本發(fā)明一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法，包括下列步驟
步驟1:利用列車軸溫探測系統(tǒng)探測并計(jì)算通過列車的軸溫；
步驟2:計(jì)算各軸溫升，即各軸軸溫與環(huán)溫之差；
步驟3:計(jì)算列溫升差，即各軸溫升與該列車同側(cè)平均溫升之差；
步驟4:計(jì)算輛溫升差，即各軸溫升與該輛車同側(cè)平均溫升之差；
步驟5:根據(jù)溫升的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算溫升的熱軸級別，分為微熱、強(qiáng)熱、
激熱三級；
步驟6:根據(jù)列溫升差的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算列溫升差的熱軸級別，分為微熱、
強(qiáng)熱、激熱三級；
步驟7:纟艮據(jù)輛溫升差的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算輛溫升差的熱軸級別，分為微熱、
強(qiáng)熱、激熱三級；
步驟8:將步驟5、 6、 7的熱軸判別結(jié)果求平均，得到最終熱軸級別，分為 微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；
步驟9:判斷將列車的全部軸溫等級都判斷完畢，如果軸序小于總軸數(shù)，則 返回到步驟2，繼續(xù)處理；否則熱軸判別完畢。
所述步驟5、 6、 7和8中判斷熱軸等級，將熱軸分別與微熱標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)熱標(biāo) 準(zhǔn)和激熱標(biāo)準(zhǔn)判定大小，如熱軸小于微熱標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸為正常狀態(tài)；如熱軸大于 微熱標(biāo)準(zhǔn)且小于強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸為微熱狀態(tài)；如熱軸大于強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)且小于激熱 標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸為強(qiáng)熱狀態(tài)；其余情況熱軸為激熱狀態(tài)。
本發(fā)明一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 本發(fā)明采用溫升與列溫升差、輛溫升差做為熱軸判別判據(jù)，將一列車 同側(cè)所有軸溫作為一組樣本，其數(shù)據(jù)離散性可由方差描述。熱軸軸溫是一列車軸 溫統(tǒng)計(jì)分布的異常值，因此熱軸離平均值的距離大，可用該軸軸溫與平均軸溫的 距離做為熱軸判別的判據(jù)。物理意義明確，計(jì)算簡單，判別結(jié)果準(zhǔn)確。
(2) 由于本發(fā)明基于軸溫?cái)?shù)據(jù)判別熱軸，因此本發(fā)明不僅可用于采用光子 探頭的列車紅外軸溫探測系統(tǒng)，也可用于采用其它方式探測的列車軸溫探測系
統(tǒng)，只要該系統(tǒng)能夠定量計(jì)算出各軸溫度。


圖1為本發(fā)明一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法的程序流程圖； 圖2為本發(fā)明一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法步驟5、 6或7的
處理流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
本發(fā)明一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法，采用溫升與列溫升方 差、輛溫升方差或溫升與列溫升差、輛溫升差做為熱軸判別判據(jù)，物理意義明確， 計(jì)算簡單，判別結(jié)果準(zhǔn)確。
從統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上看，將一列車同側(cè)所有軸溫作為一組樣本，其數(shù)據(jù)離散性可 由方差描述，方差是樣本與其平均值距離的表征。熱軸軸溫是一列車軸溫統(tǒng)計(jì)分 布的異常值，因此熱軸離平均值的距離大，可用該軸軸溫與平均軸溫的距離做為 熱軸判別的判據(jù)。由于本發(fā)明基于軸溫?cái)?shù)據(jù)判別熱軸，因此本發(fā)明不僅可用于采 用光子探頭的列車紅外軸溫探測系統(tǒng)，也可用于采用其它方式探測的列車軸溫探 測系統(tǒng)，只要該系統(tǒng)能夠定量計(jì)算出列車各軸溫度。
如圖1所示，本方法一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法，包含如下 步驟
步驟一利用列車軸溫探測系統(tǒng)探測并計(jì)箅通過列車的軸溫t(n)，其中0《 n<N， N為該列車的總軸數(shù)；
步驟二計(jì)算各軸溫升tl(n)，即各軸軸溫與環(huán)溫之差； 步驟三計(jì)算列溫升差t2(n)，即各軸溫升與該列車同側(cè)平均溫升之差； 步驟四計(jì)算輛溫升差t3(n)，即各軸溫升與該輛車同側(cè)平均溫升之差； 步驟五根據(jù)溫升的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算溫升H,(n)的熱軸級別，分為微熱、 強(qiáng)熱、激熱三級；
步驟六根據(jù)列溫升差的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算列溫升差H2(n)的熱軸級別，分 為微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；
步驟七根據(jù)輛溫升差的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算輛溫升差H3(n)的熱軸級別，分 為微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；
步驟八將步驟五、六、七的熱軸判別結(jié)果求平均，得到最終熱軸級別 H(n)=H1(n)+H23(n)+H3(n)，分為微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；
步驟九判斷將列車的全部軸溫等級都判斷完畢，如果軸序n小于總軸數(shù)N， 則返回到步驟二，繼續(xù)處理；否則熱軸判別完畢。
如圖2所示，所述步驟五、六、七中熱軸判別結(jié)果時，將熱軸判別結(jié)果分別 與微熱標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)和激熱標(biāo)準(zhǔn)判定大小，如熱軸判別結(jié)果小于微熱標(biāo)準(zhǔn)，則 熱軸系數(shù)H為0;如熱軸判別結(jié)果大于微熱標(biāo)準(zhǔn)且小于強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸系數(shù) = Jw + 1;如熱軸判別結(jié)果大于強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)且小于激熱標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸系數(shù)
= +2;如熱軸判別結(jié)果大于激熱標(biāo)準(zhǔn)且小于計(jì)算上限，則熱軸系數(shù)
// = ^^ + 3 ;如熱軸判別結(jié)果大于計(jì)算上限，則H=4，其中Tw為微熱標(biāo)準(zhǔn)，
Tq為強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)，Tj為激熱標(biāo)準(zhǔn)，Th為計(jì)算的上限，可取Th-2Tj-Tq; t(n)是 軸序?yàn)閚的軸軸溫判別結(jié)果。
所述步驟五、六、七和八中判斷熱軸等級，將熱軸系數(shù)H分別與微熱標(biāo)準(zhǔn)、 強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)和激熱標(biāo)準(zhǔn)定義的數(shù)值判定大小，如熱軸系數(shù)H小于1，則熱軸為正 常狀態(tài)；如熱軸系數(shù)H大于1且小于2，則熱軸為微熱狀態(tài)；如熱軸系數(shù)H大 于2且小于3，則熱軸為強(qiáng)熱狀態(tài)；其余情況熱軸為激熱狀態(tài)。
所述步驟五、六、七中根據(jù)熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)箅熱軸級別是指根據(jù)微熱、強(qiáng)熱、 激熱的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)判別。
權(quán)利要求
1、一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法，其特征在于，包括以下實(shí)現(xiàn)步驟步驟一利用列車軸溫探測系統(tǒng)探測并計(jì)算通過列車的軸溫；步驟二計(jì)算各軸溫升，即各軸軸溫與環(huán)溫之差；步驟三計(jì)算列溫升差，即各軸溫升與該列車同側(cè)平均溫升之差；步驟四計(jì)算輛溫升差，即各軸溫升與該輛車同側(cè)平均溫升之差；步驟五根據(jù)溫升的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算溫升的熱軸級別，分為微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；步驟六根據(jù)列溫升差的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算列溫升差的熱軸級別，分為微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；步驟七根據(jù)輛溫升差的熱軸判別標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算輛溫升差的熱軸級別，分為微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；步驟八將步驟五、六、七的熱軸判別結(jié)果求平均，得到最終熱軸級別，分為微熱、強(qiáng)熱、激熱三級；步驟九判斷將列車的全部軸溫等級都判斷完畢，如果軸序小于總軸數(shù)，則返回到步驟二，繼續(xù)處理；否則熱軸判別完畢。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法，其特征在于: 所述步驟五、六、七和八中判斷熱軸等級，將熱軸分別與微熱標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)和激熱標(biāo)準(zhǔn)判定大小，如熱軸小于微熱標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸為正常狀態(tài)；如熱軸大于微熱標(biāo)準(zhǔn)且小 于強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸為微熱狀態(tài)；如熱軸大于強(qiáng)熱標(biāo)準(zhǔn)且小于激熱標(biāo)準(zhǔn)，則熱軸為強(qiáng) 熱狀態(tài)；其余情況熱軸為激熱狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種列車紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸判別方法。熱軸軸溫是一列車軸溫統(tǒng)計(jì)分布的異常值，因此熱軸離平均值的距離大，可用該軸軸溫與平均軸溫的距離做為熱軸判別的判據(jù)。將一列車同側(cè)所有軸溫作為一組樣本，采用溫升與列溫升方差、輛溫升方差或溫升與列溫升差、輛溫升差做為熱軸判別判據(jù)，將一列車同側(cè)所有軸溫作為一組樣本，物理意義明確，計(jì)算簡單，判別結(jié)果準(zhǔn)確。本方法可用于采用光子探頭的列車紅外軸溫探測系統(tǒng)，也可用于采用其它方式探測的列車軸溫探測系統(tǒng)。
文檔編號B61K9/04GK101181901SQ20071017860
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者慶 孫, 殷延超, 王新華, 勤 秦 申請人:北京康拓紅外技術(shù)有限公司