铁路客车车辆电器控制柜升温检测方法的讨论

顾翔 王伟

摘要：随着中国铁路事业的不断发展，高铁发展突飞猛进，既有客车发展也紧跟步伐。既有客车安全监控手段也逐渐由人控转向机控。科研机构及各大厂商相继研制了TADS、TCDS、TPDS、TVDS等安全监测系统，对列车关键部位起到了有效的安全保障，列车的安全防护等级得到了大幅提高。车辆电器控制柜虽有PLC进行故障保护及记录，但是电器控制柜升温控制仍停留在人工监测阶段。本文讨论如何将车辆电器控制柜配线升温检测与红外热成像技术结合起来，实现对温升进行实施监控。

关键字：车辆电器控制柜、配线升温、红外热成像、实施监控、报警、数据收集

引言

目前DC600V列车使用TKDG型铁路客车电器综合控制柜（以下简称电器控制柜），是集电源转换控制、空调机组控制、蓄电池欠压保护、照明控制等功能单元于一体的智能型电器控制柜；可编程控制器（以下简称PLC）是电器控制柜的核心，通过微型可编程序终端（以下简称显示触摸屏）接受各种指令并自动执行相应的操作步骤，对电器系统运行中出现的各种故障及时进行诊断、指示并保护[1]。

综合控制柜包含有DC600V和DC110V的电源系统，由于高电压在使用过程中，有时会发生柜内电路短路；或者母排由于螺栓过紧过松，造成母排发热；需要跳闸时没跳，而使得线路发热甚至燃烧…….等多种危及车辆安全的问题。

车辆电器控制柜配线温升的监测仍停留在人工检查的阶段，目前的主要方法是由车辆乘务员在列车运行过程中每3H打开电器控制柜，使用红外线温度探测器对电器控制柜的主要接线进行测温并做好记录。由于存在3小时的真空期，如果期间发生电器烧损，轻则造成车内电器不能正常使用，重则引起客车火灾。检修阶段目前仍在使用17版的测温贴。一张测温贴98元，一张78个，平均1.25元一张，以25TDC600V为例，10平方以上线需要粘贴，需要100张左右，一个E3修就需要125元，按全局配属600V车型1000辆计算，全部做一次E3修，测温贴需要消耗12.5万元；4次E3修后进行厂修，段修需消耗50万元。目前对E3修的综合柜配线测温贴进行全部更换，一个工人用时40-60分钟。同理运用过程中如遇测温贴更换，成本会继续增加，运用过程中测温贴实时状态观察不方便，配线过热测温贴变色不易被及时发现，往往是发生配线烧损老化时才能发现安全隐患，起不到有效的报警监控作用。所以综合柜需要一套全面温度监测设备，来监测柜内所有设备的温度是否超出正常范围的变化。

设计原理

考虑到铁路的特殊性，根据“以人为本，按需设计，量体裁衣”的原则，保障旅客列车安全运行，不影响车内设备使用，不妨碍旅客出行体验，以系统运行的稳定性为根本，运用国内外先进技术，采用成熟产品。做到标准化、先进性、成熟性、安全性、可拓展性。

设计目标

在不改变车内综合柜的结构，不并接到车内系统的情况下在电器控制柜狭小空间内安装一套装置实现配线温升报警装置做到

1.实时对电器控制柜温度进行监测

2.实时对超温数据进行报警

3.将监测数据传输

4.要充分利用既有客车上的设施设备

研究内容

1.电源模块：采用12VDC电源对整套装置提供电力，电器控制柜线排可提供12V直流电。

2.测温镜头：测温型热成像双光谱智能球型摄像机使用矩阵测光传感器对指定范围内的电器元器件进行测温，支持超限温度设置及报警设置，可设置不同区域报警，可按区域及元气件超温上限设置报警温度，将超温数据通过蜂鸣器报警。

3.接口模块：设有配置调试接口及485接口，离线工作时，温度报警通过配置调试接口，连接到计算机上进行设置，当发生温度超限时，进行报警；在线工作模式时，设备通过485总线连接到计算机上，通过后台软件可监控柜内的温度变化。

4.CPU处理单元：收集存储数据并对数据进行分析。

5.外形设计：考虑电器控制柜内部空间狭小，设计一套58*40mm立方体设备，将电源模块、测温镜头、接口模块、CPU处理单元集成于其中，并为蜂鸣器、测温镜头、激光灯、电源接口、485接口开槽；将立方体设备粘贴于电器控制柜柜门内侧。

6.前段安装空间计算：需要安裝的前端设备主要有：综合柜平面温度检测仪。采用水平120度/垂直25度的视场角的镜头，可以最大水平60cm，垂直14cm的空间测温；前段设备的安装，应该贴在柜门上，镜头正对设备。

产品参数

结束语

红外热成像技术已经普遍运用于电力系统，对电力控制柜进行实时监控。近年来因车辆电器故障造成的铁路安全事故也屡见不鲜，电器控制柜作为大功率用电设备，与列车运行安全、旅客生命安全息息相关，实时监测的必要性也不可小觑。本讨论为红外热成像技术与电器控制柜的结合提供了一套理论依据与解决方案实现对电器控制柜配线温升进行实时监控，做到发现必报警。通过后台数据收集，软件分析，丰富铁路大数据库，填补电器控制柜升温数据空白。为铁路大数据发展贡献出一份力量。

参考文献：

[1]武汉新创芯科技有限责任公司.25G型DC600V供电客车用TKDG型铁道客车电器综合控制柜使用说明书.https：//wenku.baidu.com/view/2e8d8ae11ed9ad51f11df246.html.2009年1月。