铁路轴温探测技术研究

韦勤

（中国铁路南宁局集团有限公司玉林铁路工程建设指挥部，广西玉林538000）

0 前言

在进行铁路车辆运行安全的监控管理过程中，轴温探测系统是整个安全监控系统中的重要组成部分，它的主要功效在于能够及时监控到车辆热轴、防范燃切轴，在车辆行车安全中发挥了巨大的作用。在现阶段要求更高速度和更大承载的铁路运输背景下，国家开始投入相当一部分财力、物力和人力在新型车辆的研究和使用中，既有红外线轴温探测系统的工作原理是首先收集轴承运转的温度，然后进行故障诊断。这种方法虽然在一定程度上能够判断轴温故障，但是由于导致轴温异常的原因有很多，例如行车的重量、速度，并且随着行车时间的增加轴测温度会随之增加，车的转向架的形式同样会对轴温进行影响，所以导致了识别出现温度异常的因素效率不高，甚至不能准确识别轴温故障因素，由于影响的因素多样，并不能定量分析，因此目前没有轴温的准确模型。为使其更好地发挥作用，需对存在的问题进行认真分析，并找出相应的对策。

1 现状分析

（1）由于检测的精度和安全标准方面的要求，现阶段的检测系统对于一些非车辆热轴风险也一并检测和预警，导致这类故障报警过多，在很大程度上干扰了铁路正常的运输，影响运输效率。经分析，导致安全监测系统发出非热轴故障报警的原因主要有以下几点：①系统设定及监测系统安全预警的需要。对于红外线安全轴温预警监测设备系统的工作原理，其预警信号发出的标准是在长期实际案例积累中获得的，根据经验来作为规避车辆燃轴和切轴事故系统安全设定，这就从根本上导致预警与轴温实际状况难以有精准的对应关系（实际预警与车辆的承载量、车辆轴承类型以及车辆实际的运行状况变化密切相关，干扰因素多）；②系统探测区域有高温异物干扰。对于铁路车辆来说，当车辆轴承的温度越高时，此时向外辐射出的红外线强度也就越大，从而导致整个系统接收热信号转变为的电压也就越高，对应计算出的轴温也就越高。在进行辐射红外线的采集过程中，如果探测器进行采集的区域存在异物高温热源（如热水、炉渣、阳光照射、SKF轴承接触式密封罩、制动时车轮与闸瓦摩擦溅出的火星等），这些异物热源能够辐射出相对较强的红外线进入监测区域，此时获得的轴承温度将远远高于实际的轴温，而系统的识别模式仅针对于温度转变成的热辐射，不能够区分二者之间的区别，因此会照常发出高温预警导致非热轴故障报警的错误；③监测系统自身故障。这类故障是由于构成监测系统的电子部件发生损坏时，由于状态不稳定和性能的下降，会导致系统的输出温度远高于车辆轴承的自身实际温度，因而在进行红外线探温采集时造成非轴承发热的热报警；④新款车型的出现及新构件轴承的使用。随着时代的发展，在对车辆的研发方面也出现了更新的技术和手段，尤其是在车辆的硬件方面，出现了大批使用SKF、NXZ等新型滚动轴承的铁路货车，这些车辆的硬件轴承能够承受比普通钢材制备获得的轴承更高的热切温度。因此在实际运转过程中新型的轴承在普通轴承的危险线时能够安全运行，但由于轴温监测系统没有进行相应的升级，无法辨别新型轴承，仍参照原来的系统和设定发出预警，导致一些非热轴故障误报警。

（2）设备配套和热轴判别模型不完善。①受到车型款式较新、新型轴承投入使用时间比较短等因素的影响，红外线轴温监测系统还不能够收集到足够的数据进行对应系统的设计，因此这部分的热判模型还有待完善更新；②红外线轴温监测系统中的热判模型发展程度不够的原因还在于其研发应用时间较晚，因此造成双探设备综合无法利用双探测角度更加准确地进行预判和识别；③为了进一步满足智能化的高效维修要求，对于车辆的轴温监测和探测系统来说，某些部件的功能有待进一步完善升级。除了上述因素以外，目前仍有相当一部分地区通过音频和电缆通道进行数据上传，这类方式很容易使系统遭受电气化等外界因素的干扰，进而影响整个通讯的传输效果。

（3）热轴故障及故障信息不能够及时有效处理，进一步阻碍了检测系统的完善。①系统不能够对探测到的热轴信号进行有效的预警。为了规避由于漏拦导致的安全隐患，对于预警系统发出的信号，调度员在紧急状况下通常不会对预警信息进行综合、全面和有效的分析，而是采取直接拦停车辆的方式来最大限度地减少安全事故的发生。这也就很大程度上会增加误拦列车事故发生率；②一般情况下，列出的红外线热轴监测系统不能进行定期和准确的检修。现阶段对车辆的检修通常是参照传统的“七字检查法”来进行，并辅助以查看是否存在踏面损伤、轴承外观损伤等来进行预判，考虑到将存在热轴故障车辆放行的安全隐患比较高，因此大部分的处理方式是将列车认定存在轴承故障进行扣留。在实际工作中，当接收到报警信号时，将车辆轴承退卸分解后大多数情况下不会发生故障。在一定程度上说明对于车辆的列检无法精准反映车辆的轴承故障，并忽视了总结经验的情况。

（4）热轴预报兑现率长期得不到质的提高。对于解决热轴预报兑现率不满足要求的情况，首先要确保红外线轴温探测系统的有效性，因为它是热轴探测是否准确的核心因素，只有提高了热轴预报的兑现率才能够保证红外线轴测系统的质量。通过研究数据整理发现，目前的红外线轴测系统的准确度不高，普遍低于30%，并且在统计的高热和热激数据上有很多的误报信息，因此加大了列车的管理秩序，降低了列车使用周期效率，严重的情况下还会造成其他车辆的运行。随着列车的数量和运行线路的不断增加，这一矛盾表现日益激烈。主要原因以下几方面：①逃避意识，存在着如果提高了兑现率后可能会承担大量的安全责任，增加工作量，对于提高热轴兑现率的动力不足；②热判标准不全面，目前的热判标准单一，不能针对不同的情况应用不同的热判标准，例如不同的季节、不同的车重，不同的速度都会因为热判标准的不同产生不同的结果，所以由于判别标准单一就造成了误报；③设备功能不完善，无法对无关的影响因素进行排除，例如光照因素，这些因素会影响结果的稳定；④缺乏高质量人才，在对红外线轴温探测产生的数据进行分析时，不能对其数据做出精准判断。

2 措施探讨

（1）对探测信息传输通道进行数字化改造，提高系统信息传输和抗干扰能力。与相关设备厂家合作，对车辆轴温智能探测系统及配套设备中性能不完善、可维护性不强、运行稳定性不高的部件进行改进，对取得的成果逐步推广使用。强化热轴信息的分析和沟通。制定并完善热轴信息流转制度，对探测、发现、预报、检查、处理、反馈等各环节进行严格卡控，明确责任，加强沟通，确保流转准确、及时。

（2）进一步完善车辆热轴信息的使用。车辆段的复示监控工作人员在设备发出预报信号时应立即收集分析热轴信号数据，最大限度排除误报信号，并指导列检处理故障车辆；进行车辆热轴故障列检的负责人需要准确掌握同时要参照热轴预报信息和设备监控人员对报警信号的分析结果，能够精准、快速地获知热轴车辆故障的信息；车辆段的调度需要快速组织车热轴故障的修理工作，此时根据问题状况进行车辆的换轮或将出现故障的轴承进行退卸分解，同时还需要将轴承的分解和检查状况精准、有效地反馈给预警监测系统和有关单位。有关工作单位和车辆段对于收集到的车辆热轴信息使用状况与运行状态要进一步强化监管，收集到的信息也要及时和定时进行分析整理，为厂家优化设备模型提供数据基础，进而提高设备监测的准确性。

（3）红外线调度员在日常的工作中，加强对各探测设备运行情况分析，发现故障及时通知、督促有关部门处理，减少设备故障误报。当发生热轴报警时，应首先进行人机对话分析波形数据，根据积累的预报经验确认是否是正确预报，发现设备受到干扰出现异常波形，预报假热轴时不予拦停，预报前要参考前方探测站预报情况，放行后要继续跟踪到下三个探测站，做到万无一失，确保车辆运用安全，减少运输干扰，避免误拦事件的发生。由于受动态检测技术及车辆运行情况等因素的制约和影响，红外线轴温探测技术还存在着一定的随机性和局限性，对热轴及故障判别不可能达到完全准确，由于存在着随机性及不可预见的因素，再先进的设备也必须由人来进行操作，因此必须由人工参与热轴预报的判别，才能确保热轴预报的准确性，避免误拦、错拦事件的发生，充分发挥红外线轴温探测系统保安全、保畅通的作用，因此人工参与设备热轴预报的分析具有十分重要的意义。

（4）提高热轴预报兑现率。对于阳光的因素干扰的情况，使用内外结合的检测模式，从而大大提高红外预测的实现率。因此，加快“双探”转型是提高履约率的有力措施。同时，根据列车牵引数和列车运行速度不断增加的特点，加强对热轴故障规律的研究，修改热判断模型，优化热判断标准。加大5T预测技术的利用，在完善自身监测的基础上排除由于设备自身原因造成的预测误差。

红外线轴温探测工作最终目的是防止热切轴事故保证车辆安全运行。尤其是对激热预报我们必须慎之又慎，没有十分的把握决不能轻易放行。同时红外线工作也必须服从运输大局，对误报、错报必须认真分析好波形数据，及时准确做出判断，提高红外线区间热轴预报拦停的兑现率，真正发挥红外线轴温探测系统保安全、保畅通的作用，为铁路运输安全做出贡献。