1111THDS設備探測技術及應用（統型）

2015年11月廣漢1212

1.公司及產品發展概況2.THDS設備系統構成及原理3.THDS設備全程采樣技術的應用4.THDS設備信號流程5.THDS設備電源流程6.THDS探測站技術應用7.THDS熱軸預報模型8.THDS波形分析9.THDS設備故障診斷13131.公司及產品發展概況廣漢科峰電子有限責任公司隸屬于成都鐵路局多元集團。公司始建于1968年，原名成都鐵路局廣漢電務修配廠，1986年更名為成都鐵路局廣漢通信信號工廠，2000年作為成都鐵路局工業企業改制試點單位，改制為兩元投資的股份制企業，并更名為廣漢科峰電子有限責任公司。1.1公司發展概況141977年自主研制：HZT-1A型紅外線軸溫探測器1979年自主研制：HZT-1B型紅外線軸溫探測器1991年自主研制：HZT-II9012型紅外線軸溫探測系統

2000年自主研制：HZT-2000型紅外線軸溫探測系統

2003年自主研制：HZT-2000+型紅外線軸溫探測系統

2007年自主研制：THDS-A型紅外線軸溫探測系統

2010年聯合研制：THDS-B型紅外線軸溫探測系統1.2產品發展概況15中科院上海技術物理研究所中科院成都光電技術研究所電子科技大學

西南交通大學

1.3技術合作單位162.THDS設備系統構成及原理2.1紅外線軸溫探測系統發展史

70年代初,第一代紅外線軸溫探測儀采用單機、單點、描筆記錄、人工判別模式進行熱軸預報。80年代中后期,第二代紅外線軸溫探測系統，利用計算機自動采集和判別技術，采用點對點模擬傳輸的通信方式進行熱軸預報。二代機發展到近期，可以自動向行車調度傳輸熱軸信息，同時可以通過網絡向全路聯網系統傳輸數據，實現了預報熱軸的自動、及時和大量數據信息的積累、統計。

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三代機向智能化、標準化、數字化、信息化向發展，探測站使用了全程采樣、雙探以及工控等先近技術。監控中心采用數據庫、WEB網頁瀏覽。探測站與監控中心采用TCP/IP通訊協議，利用寬帶技術拓展信息通道，速率達到64kbps-2Mbps,實現大容量數據通訊。利用高性能服務器通過高速網絡與5T中的TADS信息和TPDS信息，以及AEI信息、HMIS信息、DMIS信息實現數據共享。目前，運用于各路局的三代機包括THDS-A和THDS-B兩種型號。182.2THDS的定義紅外線軸溫探測系統（簡稱THDS）是發現車輛熱軸、防止熱切軸的安全保障設施，是確保鐵路運輸安全的重要設備。紅外線軸溫探測系統綜合運用了自動化控制技術、紅外線輻射探測技術、光機電一體化技術、網絡通信技術和計算機智能化技術，具有在列車運行狀態下計軸計輛、智能跟蹤、測量軸箱溫度和自動預警故障熱軸的功能，實現了“分散探測，集中報警，聯網運行，信息共享”。19192.3THDS的構成THDS由鐵道部查詢中心、鐵路局監測監控中心、車輛段和列檢復示中心及探測站組成。紅外線軸溫探測系統全路聯網是鐵道部查詢中心的網絡支撐，THDS所實現的“分散探測，集中報警，聯網運行，信息共享”是鐵路局監測監控中心保障行車安全運用的核心，車輛段和列檢復示中心是運用的必要補充和系統維護的基地，探測站是THDS的神經末梢，是THDS構成的基礎。1101102000型通訊管理機1…n2000+監測中心2000+通訊管理機1…n部聯網中心局間互傳段復示中心1…n2000+行調管理中心2000+行調終端1…n98版監測中心2000+數據部聯網中心2000數據探測站1…n圖

二代機THDS系統網絡圖111111通訊管理機(2000、2000+、多功能網絡管理機)1…nTHDS-A通訊數據服務系統(分為兩臺：一主一備，主要用于通訊、數據處理)部聯網中心局間互傳THDS-A監測中心（可做段復示中心和列檢復示）THDS-A車輛運行監控系統(大屏，選配)THDS-A行調終端1…n數據庫服務器Web服務器THDS-A列車信息管理分析系統THDS探測站1…n圖

統型機THDS系統網絡圖112112

·THDS探測站室內外設備構成示意圖

113113

·THDS-A探測站室內設備構成圖

THDS-A型系統主機箱THDS-A型系統遠程管理箱THDS-A智能跟蹤裝置THDS-A型系統電源箱探測站顯示器THDS-A型系統控制箱（上行）信號電涌保護箱THDS-A型系統控制箱（下行）114114·THDS-B探測站室內設備構成圖THDS-B探測站室內由主機箱、控制箱、電源箱、車號箱、遠程管理箱、通信設備箱、信號防雷箱等組成。1151152.4THDS設備技術參數·探測站采用光子探頭與熱敏探頭相結合的雙下探方式，自動探測客、貨車輛的熱軸；·自動識別機車、客車、貨車；·自動測速；適應車速：客探5～360公里/小時；貨探5～160公里/小時；·系統測溫精度：靜態標定在溫升40℃時，誤差不大于±2℃，溫升70℃時，誤差不大于±3℃；動態檢測中低溫區誤差不大于±3℃，中高溫區誤差不大于±4℃；116116·計軸計輛精度：計軸誤差＜2×10-6；計輛誤差＜2×10-5；·具有雙向同時接車的功能，可探測最大編組為400輛的列車；·探測站主機存儲容量：保存不少于30天的原始列車數據；保存不少于30天的設備自檢故障信息；·自動采集車號信息，準確跟蹤列車，對熱軸進行智能跟蹤和預報；·在線讀取設備編號，實時更新系統中的設備管理信息；·具有音頻專線、音頻撥號、寬帶網絡及無線傳輸通信接口；117117·探測站設備可維護性：機械部分＜10分鐘；電氣部分＜3分鐘；·探測站設備可靠性：平均無故障時間機械部分＞1×104小時；電氣部分＞5×104小時；·探測站工作環境：室外溫度-40～+60oC；室內溫度：0～+40oC；室外相對濕度：＜85%；室內相對濕度：＜95%。1181182.5THDS設備熱軸預報規范THDS可動態探測客車、貨車的各類軸箱的溫度，并智能化處理軸溫信息，通過智能跟蹤、結合5T信息進行熱軸預報。THDS分三個級別進行熱軸預報：微熱、強熱、激熱。微熱：監護運行。強熱：前方站停車。激熱：立即停車。1191192.6THDS設備自檢規范THDS具有完備的自檢功能，可對設備自身的工作狀態進行檢驗，在設備出現故障時可及時進行警示。按照故障對THDS工作影響的程度，設備故障可分為一般故障、嚴重故障和緊急故障三個等級。設備出現一般故障時，不影響設備的正常探測，可安排在最近一次的周檢中處理解決；設備出現嚴重故障時，系統經自動調整，仍可以維持正常的探測，需要在24小時內處理解決；設備出現緊急故障時，系統已經不能完全正常地工作，影響了行車安全，必須在6小時內排除故障。120120一般故障：磁頭故障、環溫故障、盤溫（板溫）故障。嚴重故障：大門故障、探頭故障、熱靶故障、調制盤故障。緊急故障：保護門故障、交流電故障、直流電源故障、通信故障。同時發生幾個一般故障或多個嚴重故障時，在影響系統的探測功能的情況下，將提升故障等級。121121

2.7THDS設備工作原理·工作過程車輪傳感器利用電磁感應元件在車輪經過時產生電信號，實現探測車輪位置的功能；利用熱敏探頭（雙浸沒熱敏電阻）、光子探頭（碲鎘汞光子器件）探測軸承的溫度；利用判輛模型、熱判模型得出最終的預報結果；利用數字通道向監測中心傳送最終結果，監測中心向各相關終端轉發接車數據。122122·采用技術利用工控機平臺搜集數據和處理數據。采用全程采樣的設計思想。系統開機后，探頭板、磁頭、車號板單獨采樣。大量的數據匯集到工控機上進行綜合分析處理。采用雙探角度，排除干擾熱源和設備故障造成的誤報。增加4號磁頭，減少磁頭故障和干擾。1231232.8名詞解釋·軸箱溫度：THDS系統所探測到的列車動態運行時軸箱表面的溫度。軸箱溫度簡稱軸溫。·環溫：THDS利用環溫箱中的傳感器所測量的探測站周圍環境的大氣溫度。·軸箱溫升：軸箱溫度與環溫之差為軸箱溫升。軸箱溫升簡稱溫升。·軸溫探頭：軸溫探頭簡稱探頭。軸溫探頭是利用紅外敏感元件將所接收到的軸箱表面的紅外輻射轉換為電信號的軸溫探測的部件，是軸溫探測的核心部件，按測溫元件不同劃分如下兩類：a)熱敏探頭——敏感元件采用雙浸沒熱敏電阻；b)光子探頭——敏感元件采用碲鎘汞光子器件。124124按工作方式，劃分為調制交流探頭和直流探頭兩種。THDS-A光子探頭、熱敏探頭均采用交流調制方式，THDS-B光子探頭采用直流方式，熱敏探頭采用交流調制方式·板溫：直流探頭中擋板部件的溫度（THDS-B）。·盤溫：調制探頭中調制盤的溫度。·柜溫：探測站機柜內的溫度。·探測站主機：探測站主機由工控機、AD采集卡、數字IO卡及其它多功能擴展板卡組成，實現軌邊設備控制、數據采集、數據處理和數據通信等功能。·THDS-B控制箱：控制箱具有調理傳感器信號和控制軌邊設備的功能。控制箱中配置檢測板、測溫板、制冷板、接口板、調制板、解調板、功放板。125125·THDS-A控制箱：控制箱具有調理傳感器信號和控制軌邊設備的功能。控制箱中配置磁頭信號調理板、溫度信號調理板、內外探信號調理板板、制冷溫度控制板、調制電機控制板、功率控制板、電源信號檢測板。·遠程管理箱：遠程管理箱具有響應遠程命令、監控主機運行狀態和自動啟動探測站主機的功能，并且能傳送圖片。遠程管理箱配置數字網絡接口和撥號網絡接口。·電源箱：為控制箱提供直流電源的設備。·車輪傳感器：車輪傳感器利用電磁感應元件在車輪經過時產生電信號，實現探測車輪位置的功能。車輪傳感器簡稱磁頭。126126·防雪除雪裝置：采用了免維護的高壓風機吹雪，防止探頭光路被冰雪覆蓋而影響采集軸溫數據。·AD采集板：采集模擬信號并轉換成數字量的電路板。·數字IO板：數字信號輸入輸出電路板。·測溫板/溫度信號調理板：實現測溫傳感器信號調理，包括零點調整、信號放大等功能的電路板。·檢測板：磁頭信號轉接，以及電網電壓信號、工作電壓信號的調理等功能的電路板。·制冷板：實現對光子探頭的碲鎘汞器件的制冷控制功能的電路板。·接口板：完成左右側板溫轉換及探頭信號匹配，提供自檢信號源供自檢，并提供備用電路，當主電路自檢故障時能夠切換到備用電路進行繼續工作。127127·解調板：實現2路熱敏探頭軸溫信號的4階帶通濾波、線性相敏檢波、包絡還原；調制盤同步信號的整形，檢測等功能的電路板。·調制板：實現對熱敏探頭調制電機控制功能的電路板。功放板：主計算機通過功放板，實現對一個探測方向的大門電機、擋板電機、調制盤電機、熱靶、除雪裝置等部件的電源控制。·器件溫度：光子探頭中碲鎘汞器件的溫度。靶溫：軸箱掃描器中用于對探頭進行自動標定的熱靶的溫度。·天空值：列車通過探測站后的瞬間，軸溫探頭探測天空時所輸出的電壓值。·雙下探：在一個卡軌器內，兼容光子、熱敏兩種探頭以內外探兩種角度同時探測軸箱溫度的探測方式。1281283.全程采樣技術的應用HZT-2000+之前的紅外軸溫探測系統在軸溫采集方面的原理是：系統接收到1號開機磁頭信號時，主機向各采集組件發出開機信號，探頭建立工作，車輪經過2號、3號磁頭傳感器時，系統算出列車速度、采樣開始時間、采樣結束時間，探頭在這段時間內采集軸承分布波形。這種方式與工作原理的弊端是當磁頭信號受到干擾時，會致使軸溫采集出錯。所以，在HZT-2000+研發階段，采用了全程采樣的新穎思想，這種方式解決了因計軸計輛引起的軸溫采集異常。129129THDS-A/THDS-B在工作原理上繼續沿用了這種方式，其工作原理是：當系統接收到1號開機磁頭信號時，主機向各采集組件發出開機信號，系統工作建立，列車車輪經過2號、3號磁頭時，軸溫信號、磁頭信號、車號信號全程獨立采樣，互不影響，主機將各種采集信號匯總后，形成接車報文上傳局中心，原始數據存儲于主機硬盤不少于30天，對于數據后期分析起到了支撐作用。4.THDS設備信號流程4.1THDS-A設備信號流程1301301#、2#、3#、4#磁鋼

信號電涌保護箱

控制箱----磁鋼信號調理板

控制箱----輔助信號插座控制箱IO插座控制箱AD插座主機箱上行IO板主機箱上行AD板·磁頭信號131131熱敏調制信號控制箱外探插座

控制箱外探信號調理板

控制箱AD插座主機AD板

熱敏盤溫信號

控制箱外探插座

控制箱溫度信號調理板

控制箱AD插座主機AD板

熱敏同步信號

控制箱外探插座

控制箱外探信號調理板熱敏探頭調制電機控制箱掃描器插座控制箱調制電機控制板熱敏探頭插座控制箱外探插座電源箱探頭電源、數字電源熱敏探頭制熱器控制箱外探插座控制箱功率控制板·熱敏探頭信號132132·熱敏探頭結構原理133133光子調制信號控制箱內探插座控制箱內探信號調理板控制箱AD插座主機AD板光子探頭盤溫及器溫信號控制箱內探插座控制箱溫度信號調理板控制箱AD插座主機AD板光子同步信號控制箱內探插座控制箱內探信號調理板·光子探頭信號134134·光子探頭結構原理1351351#、2#、3#、4#磁鋼

信號電涌保護箱控制箱---檢測板

控制箱----后面板JK3插座控制箱AD插座控制箱AD插座主機箱內探AD板主機箱外探AD板4.2THDS-B設備信號流程·磁頭信號136136熱敏調制信號控制箱外探插座控制箱解調板控制箱AD插座主機外探AD板熱敏盤溫信號控制箱外探插座控制箱外探板控制箱AD插座主機外探AD板

熱敏同步信號

控制箱外探插座控制箱解調板·熱敏探頭信號137137·光子探頭信號1381385.THDS設備電源流程5.1THDS-A設備電源流程控制箱----磁頭信號調理板±15V控制箱----溫度信號調理板±15V控制箱----內探信號調理板±15V控制箱----外探信號調理板±15V控制箱----制冷溫度控制板±15V控制箱----電源檢測調理板±15V

電源箱----模擬電源±15V熱靶的靶溫調理電路+15V環溫調理電路+15V·模擬電源±15V139139·探頭電源±22V140140控制箱----電源檢測調理板+5V控制箱----磁頭信號調理板+5V控制箱----溫度信號調理板+5V控制箱----內探信號調理板+5V控制箱----外探信號調理板+5V控制箱----制冷溫度控制板+5V控制箱----功率控制板+5V

電源箱----數字電源+5V控制箱----調制電機控制板+5V熱敏、光子探頭內部同步電路大門電機內部光耦電路主機AD板·數字電源+5V141141

·制冷電源+6V142142

·功率+30V+15V1431435.2THDS-B設備電源流程電源箱---探頭電源板±22V±18V±12V到放大電路±5V到OP-07+15V到盤溫電路±15V到前置放大電路±18V到熱敏元件·探頭電源144144

·信號電源電源箱---信號電源板±15V+15V到靶溫調理電路±15V到控制箱解調板±15V到控制箱制冷板±15V到控制箱內探板±15V到控制箱外探板±15V到控制箱檢測板±15V到控制箱接口板+15V到環溫調理電路145145·功率電源電源箱---功率電源板+15V到調制板+5V+6V到校零電路到制冷板到功放板1到功放板2到調制板到檢測板到接口板到解調板到內探板到外探板到外探同步信號電路146146+30V到功放板2內外探熱靶加熱控制到功放板2上電控制到功放板1擋板控制到功放板1吹雪控制到功放板1大門控制到功放板1上電控制147147·制冷電源電源箱---制冷電源板+7V到制冷板到功放板2外探制熱控制1481486.THDS探測站技術應用6.1軸溫計算算法軸溫計算需要幾個參數：熱靶曲線、探頭輸出電壓、探頭系數、探頭溫度補償值。首先得到熱靶曲線上各個溫度點的探頭系數。系統標定得到三個溫度點下的探頭系數，分別是板溫+20度、板溫+40度和板溫+70度。采用線性插值的方法得到溫度點內部的各點的探頭系數，對于高溫部分采用板溫+70度的探頭系數，低溫部分采用經驗公式進行系數校正。149149根據探頭系數對熱靶曲線進行校正。校正公式：C=Vr/Vh*100。探頭系數C已知，Vr是熱靶曲線上的電壓，據校正公式，可以得出Vh，得到新的熱靶曲線，新熱靶曲線上的電壓為Vh，溫度不變。將探頭輸出電壓到新熱靶曲線上線性插值即得到溫度T。溫度T加上探頭溫度補償值即為最終的軸承溫度。1501506.2內外探曲線標定算法曲線標定即熱靶標定算法。熱靶標定分為軟件自動進行的標定和用戶手動進行的標定，二者得到的結果沒有區別。軟件內部對于光子探頭存儲100條歷史熱靶曲線。這些曲線之間沒有區別。過車時軟件會根據當前的器溫和板溫到歷史熱靶曲線中選擇一條最接近的用來進行溫度計算。過車時搜索曲線方法：第一遍找器差0.4度且板溫差3度以內的，箱溫最小差值曲線。如果第一遍沒有找到，放大到尋找器溫差0.8度且板溫差3度以內的曲線，如果存在則使用該條曲線。如果兩次遍歷都沒有找到合適的曲線，則使用最近的熱靶曲線。1511516.3黑體標定算法黑體標定的目的是得到探頭的探頭系數，并且驗證系統的測溫精度。系統對于每個探頭都使用三個探頭系數參數，分別對應于板溫+20度、板溫+40度和板溫+70度。

探頭系數公式：C=Vr/Vh*100。標定流程：做熱靶標定得到熱靶曲線W，設定黑體溫度Th，根據軟件提供的界面，得到黑體溫度Th下的探頭輸出電壓Vh，到熱靶曲線W上線性插值得到電壓Vr。據此得到該溫度點的探頭系數C。得到三個溫度點下的探頭系數。1521526.4光子探頭工作原理探頭上電5分鐘內，處于不穩定狀態，禁止接車。制冷電流在500mA~900mA范圍內，探頭正常工作在恒溫狀態。超出900mA，探頭將工作在恒流狀態；低于500mA，探頭輸出靈敏度下降。探頭只有在恒溫狀態下才能穩定工作。制冷電流低于600mA或高于800mA時，要及時發調整命令。探頭在調整制冷電流期間，探頭輸出波動大，禁止接車。探頭元溫在-35度到-85度范圍內工作正常。1531536.5光子探頭曲線標定條件組條件檢查，如果滿足則校曲線。條件1：時間檢查，跟上一次校曲線的時間間隔小于30min。則不校曲線。條件2：溫度檢查，工作環境跟現有曲線的箱溫及內核溫度作比較，如果存在內核溫度在0.4度以內，箱溫在2度以內，并且曲線時間在7天以內的曲線，則不校曲線。否則如果以上條件都不滿足，則校曲線。校曲線后更新曲線時間為下一次校曲線作準備。條件3：軟件啟動時間或控制箱上電時間小于60秒不做熱靶標定。條件4：檢查靶溫、盤/板溫是否正常，如果異常，那么不做熱靶標定。條件5：向制冷板發送了調整命令，時間小于5分鐘，不做熱靶標定。1541541551556.6熱敏探頭標定條件條件1：軟件啟動時間或控制箱上電時間小于60秒不做熱靶標定。條件2：檢查靶溫、盤/板溫是否正常，如果異常，那么不做熱靶定。條件3：與上一個熱靶標定時間小于6個小時。1561566.7探頭的現場標定（1）確認保護門、熱靶、黑體、點溫槍工作正常。（2）用酒精棉球擦拭內探、外探的鏡片。（3）在主機上分別運行內探、外探的熱靶自動標定程序，查看標定曲線和表格。

探頭的最佳信號輸出，對應溫升70℃，內探信號應在1000mv—2000mv，外探信號應在1000mv—1100mv。若探頭信號不在最佳范圍內，可在天窗時間，分別調節控制箱內探調理板、外探調理板的信號電位器，再進行熱靶標定，使信號達到最佳要求。

手動熱靶標定時，同側靶溫應不高于同側背溫5℃。若靶溫過高，有可能標不出曲線或曲線不正確。

157157(4)在三個溫度區段標定探頭系數，并存盤。（5）在高、低、中三個溫度段設置黑體溫度，進行黑體標定。若系統測出的黑體溫度與黑體的實際溫度有誤差超標，用主機“參數”菜單進行修正，再進行黑體標定，直到溫度誤差小于±2℃。1581586.8探照點的校正（1）內探方位角檢測車標準是第一點5至9為優秀，一二峰差值為7至12為優秀。外探3—6點為優秀，一二峰差值7—12。（2）內探采樣延時在200毫米上下，外探采樣延時在300毫米上下。（3）第一峰以7為中心點，當第一峰小于7時，減小采樣延時，當第一峰大于7時，加大采樣延時，一個點為18毫米。（4）一二峰差值以9和10為中心點，當差值偏小時，探照點向鋼軌方向打，當差值偏大時，向鋼軌外打。159（5）當檢測車檢測出探照點為優秀后，維修人員應在靶牌上標出點的位子，以后每次都把點校到標記的位子，并記錄好探頭的采樣延時。（6）當現場更換磁頭或懸掛支架時，應把換上的裝到前一個的位子，以免影響第一峰值。（7）探測站更換探頭和調整懸掛支架后現場維修人員要進行標定和校對探照點。1606.9動態檢測車原理紅外線動態檢測車的功能是實現對紅外線軸溫探測設備的測溫精度和探測方位的檢測。161161動態檢測車是用來對地面紅外線軸溫探測設備進行動態實時、快速檢測的特種車輛。紅外線檢測車是一個綜合了機械、熱工、光學、自動控制、計算機、通訊及GPS定位等多項學科的復雜系統，能提供實時、準確、快速、全自動的檢測。動態檢測車在客車車體上按設計尺寸及位置加裝模擬車輪、模擬軸箱、方位檢測尺等檢測裝置；通過計算機對本系統一系列控制，來對地面的紅外線軸溫設備進行檢測，測量數據通過探測站主機傳到鐵路局監控中心，同時通過無線數傳傳到檢測車上，通過對數據的分析，判斷地面探測站設備的測溫精度和探頭安裝角度。162紅外線檢測車硬件由模擬軸箱、方位尺、模擬車輪、控制柜、工控機等組成。●模擬軸箱對地面紅外線探測設備測溫精度的檢測是通過模擬軸箱來實現的。紅外線檢測車對模擬軸箱進行控溫、測溫，與地面紅外線軸溫探測設備測得的模擬軸箱溫度數據進行比較，從而得到地面紅外線軸溫探測設備的測溫精度。模擬軸箱懸掛在紅外線檢測車車體下面左右兩側，紅外線探測系統根據紅外線檢測車上的模擬車輪確定探測模擬軸箱的時刻。經過探測站時，各模擬軸箱的設定溫度不同，同一側的四個模擬軸箱分別設定為低溫、中低溫、中高溫、高溫四個溫度。模擬車輪還可以用來檢驗地面紅外線探測設備的測速、測軸距功能。163圖模擬軸箱164●方位尺新型紅外線檢測車不僅能檢測探頭對軸溫探測的精確程度，同時還可通過其懸掛在2(或7)軸下面方位板來檢測探頭的角度，其原理是在一塊能加熱的黑體板上面覆蓋一塊隔熱板，并在隔熱板上面開一些槽把黑體露出，探頭在掃描這些露出的黑體時會在波形上形成尖峰，通過判斷這些尖峰在波形中的位置來評價探頭探測角度的優良，因為對于同一角度檢測的黑體槽來說有點象大寫的“Z”字，故我們又稱檢測車方位板為Z字板，稱其波形為Z字板波形。圖Z字板波形165圖Z字板峰點掃描軌跡166166紅外線探測設備對每輛車的每個軸頭采集32點，采集距離450mm，Z字板波形的第一峰用來檢測探頭45度仰角，第二峰與第一峰的距離(簡稱峰峰)檢測探頭與鋼軌6度夾角及探頭中心距軌內側的距離。當第一峰偏大時說明此時探頭的45度仰角偏低，采集過早，當峰峰偏大時說明此時探頭距離軌內側距離偏小或6度夾角偏大，所以針對Z字板波形來調整探頭角度可總結為一句話：一峰偏大增加延時向高調；峰峰偏大遠離鋼軌向外調。167167●控制柜、工控機圖控制柜工控機控制柜、工控機安裝于車上。測量的數據通過無線數傳傳到檢測車上，工控機通過對數據的分析，判斷地面探測站設備的測溫精度和探頭安裝角度。1681687.THDS熱軸預報根據鐵道部運裝貨車[2008]587號和2635號文件“強化熱軸預報管理，確保運輸安全暢通。要求各鐵路局與紅外線設備生產廠家進行聯合攻關，增強紅外線設備對異常波形智能判斷功能，逐步解決紅外線設備運用中存在的強激熱異常波形較多、對運輸暢通干擾大、存在安全隱患的現狀，進一步提高熱軸預報的準確性和可靠性；降低熱探比，提高兌現率，保障鐵路運輸次序和運輸安全”精神，公司熱判預報標準研究小組通過對現場熱軸數據綜合分析，對熱判預報標準進行了優化。1691697.1專用術語解釋同列比：該軸的電壓幅值與該列同側所有其他軸的電壓幅值的平均值之比-1。同輛比：該軸的電壓幅值與該輛同側所有其他軸的電壓幅值的平均值之比-1。溫升：溫升=根據電壓幅值溫度轉換表所得溫度﹢探頭背溫-主機所顯示環溫。溫度：溫度=溫升+主機所顯示環溫。170？1707.2熱軸預報●微一預報滿足下列條件之一時預報微一

①同列比>3.5倍，同輛比>3.5倍，溫升>50℃，溫度>40℃

②

同列比>5.5倍，溫升>50℃，溫度>40℃

③

同列比>3.0倍，同輛比>5.0倍，溫升>50℃，溫度>40℃

④

同列比>4.0倍，同輛比>4.0倍，溫升>40℃，溫度>40℃

⑤

同列比>6.5倍，溫升>40℃，溫度>40℃171171滿足下列條件之一時預報微二

①同列比>4.0倍，同輛比>4.0倍，溫升>50℃，溫度>50℃

②

同列比>3.5倍，同輛比>3.5倍，溫升>70℃，溫度>50℃

③

同列比>5.5倍，溫升>70℃，溫度>50℃

④

同列比>6.5倍，溫升>50℃，溫度>50℃

⑤

同列比>3.0倍，同輛比>5.0倍，溫升>50℃，溫度>50℃●微二預報172172滿足下列條件之一時預報微三①同列比>4.5倍，同輛比>4.5倍，溫升>55℃，溫度>55℃②同列比>3.5倍，同輛比>3.5倍，溫升>75℃，溫度>55℃③同列比>5.5倍，溫升>75℃，溫度>55℃④同列比>3.0倍，同輛比>5.0倍，溫升>75℃，溫度>55℃●微三預報173173●強熱預報滿足下列條件之一時預報強熱①同列比>5.0倍，同輛比>4.5倍，溫升>65℃，溫度>65℃②同列比>3.5倍，同輛比>3.5倍，溫升>85℃，溫度>65℃③同列比>5.5倍，溫升>85℃，溫度>65℃④同列比>3.0倍，同輛比>5.0倍，溫升>85℃，溫度>65℃174174滿足下列條件之一時預報激熱

①同列比>6.0倍，同輛比>5.0倍，溫升>75℃，溫度>75℃

②

同列比>3.5倍，同輛比>3.5倍，溫升>95℃，溫度>75℃

③

同列比>3.0倍，同輛比>5.0倍，溫升>95℃，溫度>75℃

④

同列比>5.5倍，溫升>95℃，溫度>75℃●激熱預報175175圖38檢測板功能框圖●熱軸補充判別標準①溫升>70℃，溫度>60℃，預報微一②溫升>75℃，溫度>65℃，預報微二③溫升>80℃，溫度>70℃，預報微三④溫升>90℃，溫度>80℃，預報強熱⑤溫升>100℃，溫度>90℃，預報激熱176176●滿足以下條件之一認為探頭故障，屏蔽該探頭預報的熱軸①同一探頭預報強激數大于等于10②同一探頭預報強激數大于等于5且噪聲大于160毫伏③同一探頭預報熱軸數大于等于201771777.3標定數據的識別及處理標定數據不進行二次熱判且不上傳部網

●THDS系統標定數據需同時滿足以下幾種情況：①單側溫升在40度以上；②該側溫差小或等于3度；1781787.4預報原則①異常熱軸指因列車抱閘、設備異常、探頭異常、波形異常的熱軸；因設備異常、探頭異常、波形異常產生的熱軸只能降級不能升級；③因設備異常、探頭異常、波形異常產生的熱軸不能報激熱。1791797.5異常熱軸的識別及處理●抱閘車預報模型①貨車抱閘車模型：HZT-2000+雙探、THDS-A型、THDS-B型設備同時滿足以下條件認為是抱閘車○內探預報○同一輛車內探溫升大于40℃個數≧5○同一輛車內探預報熱軸個數≧1○內探左右同側最高溫升輛比小于2.5倍○該輛外探左右側平均溫升小于等于40度且預報熱軸對應外探溫升小于50度或該輛內探左右側平均溫升大于該列其他同類型平均溫升的2.4倍180180②客車抱閘車模型：HZT-2000+雙探、THDS-A型、THDS-B型設備同時滿足以下條件認為是抱閘車○車型為客車○同一輛車同一軸內探左右溫升均大于30度○內探溫升比該列其他同類型列車的左右側平均溫升高20度

若該車型為K且有車號,通過車號查詢“踏面制動車輛數據庫”，若不是踏面制動則正常預報，否則是抱閘車，無車號時，默認為踏面制動車輛。181181●抱閘車熱軸處理辦法：①激熱降微三預報②強熱降微二預報③微三降微一預報④微二微一降正常預報⑤監控終端提示“疑似熱輪”

說明：抱閘車不再跟蹤或進行故障判別，優先降級，若是內外探均預報，則正常進行雙探結合預報，內探參與結合預報的熱級為中心降級后的熱級;

若外探正常，則無需再進行雙探結合預報。1827.6熱軸預報分析流程預報熱軸熱軸預報流程速度異常？輪距異常？溫度異常？自檢異常？波形異常？跟蹤前方數據YYYYYNNNNN跟蹤后方數據跟蹤前方數據YN圖

熱軸數據分析流程圖1831838.THDS波形分析8.1貨車滾動軸承典型波形分類①無軸承擋件遮擋的典型波形：圖

貨車滾動軸承典型波形184184②

有軸承擋件遮擋的典型波形：圖

貨車滾動軸承典型波形1851858.2THDS異常波形

●陽光干擾波形（1）陽光干擾的成因

太陽是一個高溫天體，陽光是自然界一種頻譜范圍很寬的光信號，在紅外軸溫探測的頻譜范圍內有能量分布。當陽光以直射、反射、折射等方式進入探頭的光學系統后，有一部分光能量不能被探頭的光學系統所濾除，通過探頭的光電轉換就產生了陽光干擾的電信號。紅外系統若不能識別陽光干擾信號的特征，就可能引起熱軸誤報。

光子探頭一般比熱敏探頭更容易受到陽光干擾。主要是由于現在采用的光子器件峰值響應波長是3um—5um，熱敏器件的峰值響應波長是7um—13um，而陽光的頻譜分布中，3um—5um波段的陽光能量較大，7um—13um波段的陽光能量較小。（2）現場陽光照射探頭鏡片現場陽光照射探頭鏡片，如圖所示。186186圖

現場陽光照射探頭鏡片187187圖

陽光干擾波形1（3）陽光干擾的實例16月2日9：03，11082次，3輛左1強熱，5輛左1微二，7輛左1微二。如圖所示。188188圖104陽光干擾波形2陽光干擾的實例27月6日15：52下行無車次，11輛左1微一，11輛左3微一，13輛左1微一；15：37下行19077次，3輛左1微一，21輛左1微一，43輛左1微一。如圖104所示。189189陽光干擾熱軸波形實例3190190陽光干擾熱軸波形實例4191表3.12熱敏探頭主要技術指標序號項

目指標與偏差1適應車速0～/h2軸溫信號輸出范圍－10V～＋10V3小信號△信噪比≥20dB（有效值）4靜態輸出噪聲≤5mV（有效值）5動態輸出噪聲≤10mV（有效值）6振動基線漂移≤±20mV/5min7系統建立時間<3s8適應工作溫度～9視場集中度40×2（距離為時≥0.8）191

波形特征：軸承波形起始點和結束點差值都在500毫伏以上；溫差特征：內外探溫升差值大于30℃；時間特征：與時間、季節、探照點的朝向有關；車型特征：廂車X、罐車G、礦石車K（輪距）；天空值特征：照天空值大于30℃。（4）陽光干擾的特征掌握了陽光干擾的以上特征，軟件在進行熱軸判別時，便可以自動識別出陽光干擾引起的誤報，提高精度。192表3.13光子探頭主要技術指標序號項

目偏

差1適應車速0～/h2軸溫信號輸出范圍-10V～＋10V3小信號△信噪比≥20dB（有效值）4靜態輸出噪聲≤10mV（有效值）5直流漂移≤100mV/5min6系統建立時間<1s7適應工作溫度～8視場集中度Φ/Φ（距離為時≥0.80）192●尖峰波形（1）電磁干擾電磁干擾(ElectroMagneticInterference)是干擾電纜信號并降低信號完好性的電子噪音。任何電磁干擾的發生都必然存在干擾能量的傳輸和傳輸途徑（或傳輸通道）。通常認為電磁干擾傳輸有兩種方式：一種是傳導傳輸方式；另一種是輻射傳輸方式。因此從被干擾的敏感器來看，干擾耦合可分為傳導耦合和輻射耦合兩大類。在紅外線軸溫探測系統中，通常意義上的EMI屬于傳導耦合類。193193（2）

EMC電磁兼容性（ElectromagneticCompatibility）是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。紅外線探測站設備處于一個比較復雜的電磁環境中，電氣化牽引線路、軌道電路等設備工作時都會通過空間輻射、電網等途徑對紅外設備形成電磁干擾。紅外線測溫系統敏感元件或信號處理電路所受電磁干擾后，造成信號失真，測溫精度下降，一般情況下對軸溫的影響主要以下面幾種波形形式存在。194194

○單尖峰波形195195○雙尖峰波形196196○多尖峰波形197197磁鋼故障引起的異常波形，如圖所示

●設備故障異常波形（1）設備故障的成因

設備故障引起的異常熱軸波形，主要是探頭、磁鋼等故障引起。當探頭內部的敏感器件變質或內部電路故障時，會造成探頭輸出噪聲變大和漂移變大，這些變化會使探頭輸出異常軸溫波形。當磁鋼故障時，不能輸出磁鋼信號或磁鋼信號不正常，可能影響系統的計軸計輛，使系統對軸溫波形的定位出現錯誤，產生異常軸溫波形。（2）磁鋼故障引起的異常波形198198圖

磁鋼故障引起的異常波形

原因分析：1#磁鋼故障未開機，2#、3#磁鋼補充開機，探頭正在建立，系統處于不穩定狀態，軸距異常，采集的軸溫信號不是軸承真實的熱分布信號，引起熱軸誤報。199（3）電磁干擾引起的異常波形電磁干擾引起的異常波形實例，如圖所示。圖

電磁干擾引起異常波形原因分析：磁鋼信號受到電磁干擾，軸距異常，軸溫信號定位錯誤引起異常波形。1100

探頭故障引起的異常波形實例，如圖所示。（4）探頭故障引起的異常波形圖

探頭故障引起的異常波形原因分析：探頭噪聲超標，軸溫信號不正常，引起異常波形。11019.THDS設備故障診斷9.1探頭噪聲大故障處理：1、采用替換法，更換探頭，再進行檢測。如確定為探頭自身故障，再檢測探頭內部：探頭內部熱敏電阻，探頭內部電源電路、放大電路，探頭內部電機，探頭內部同步電路。2、檢測控制箱探頭電機驅動板A、B相方波電壓15V、頻率300Ｈz是否正常。3、檢測控制箱探頭信號調理板的軸溫信號的波形、頻率、電壓是否正常。4、檢測電源箱探頭電源板＋22V、－22V電壓值及電源噪聲是否正常。5、檢測電源箱功率電源板＋30V是否正常。6、檢測電纜及接插件，電纜的屏蔽皮是否接地不良或與芯線有短路，接插件是否接觸不良。11029.2探頭無輸出故障處理：１、檢測室外保護門是否正常，如保護門不正常，按保護門的故障進行處理。２、檢測電源箱的探頭電源板＋22V、－22V是否正常。３、檢測電源箱功率電源板＋30V是否正常。4、檢測電源箱數字電源板＋5V是否正常。5、檢測控制箱的電機驅動板Ａ、Ｂ相方波電壓15V、頻率300Ｈz是否正常。6、檢測控制箱的模擬電源板＋15V、－15V電源是否正常。7、檢測探頭是否正常，可用替換法，更換探頭，再進行檢測。如確定為探頭自身故障，再檢測探頭內部：探頭內部熱敏電阻，探頭內部電源電路、放大電路，探頭內部電機，探頭內部同步電路。8、檢測探頭電纜或接插件是否正常。9、檢測控制箱探頭信號調理板是否正常。11039.3防護裝置大門故障故障處理：１、檢測控制箱的功率控制板的光耦、繼電器等是否正常。2、檢測電源箱功率電源板+30V是否正常。3、檢測主機箱的IO板是否能發出正常的開關門控制信號。4、檢測大門電機的繞組是否開路、短路。5、檢測大門機械結構是否正常，是否有異物阻礙。6、檢測大門電機的電纜是否開路、短路。11049.4計軸計輛出錯

故障處理：１、調閱列車最低速度、平均速度、最高速度，調閱列車詳細數據中的速度選項，查看速度曲線，分析是否為列車通過探測站速度過低或列車通過探測站時停車等非設備原因引起的故障。２、檢測探測站２＃、３＃磁鋼的安裝位置、相互距離、接線極性是否符合要求。３、檢測探測站２＃、３＃磁鋼的電氣性能是否符合要求。４、檢測探測站２＃、３＃磁鋼的電氣絕緣是否符合要求。５、檢測控制箱的磁鋼板的技術指標。可以適當調整信號的門檻電壓大小，再比較接車數據。11051105故障處理：１、檢測探測站的AC220V電源是否正常，排除停電引起的通訊故障。２、檢測探測站主機是否處于運行狀態，排除主機死機引起的通訊故障。3、檢測探測站主機遠程通訊板是否正常。4、檢測監測站遠程通訊板是否正常。5、檢測鐵路局監測站的通訊電纜是否開路、短路、絕緣不良。6、檢測鐵路局監測站的通訊防雷箱的防雷器件是否被擊穿短路或絕緣不良。7、檢測探測站主機與鐵路局監測站的通訊線路上是否有干擾。

9.5探測站與鐵路局監測站通訊故障11069.6測溫精度失格故障處理：對系統進行重新標定，處理步驟如下：1、確認保護門、熱靶、黑體、點溫槍工作正常。2、用酒精棉球擦拭內探、外探的鏡片。3、在主機上分別運行內探、外探的熱靶標定程序，查看標定曲線和表格。4、探頭的最佳信號輸出，對應溫升70℃，內探信號1000mV～2000mV，外探信號900mV～1100mV。若探頭信號不在最佳范圍內，可在天窗時間，分別調節控制箱內探信號調理板、外探信號調理板的信號電位器，再進行熱靶標定，使信號達到最佳要求。5、黑體溫度設定為Δ70℃，即環溫+70℃。6、內探、外探的黑體標定。黑體對準要標定的探頭，其余探頭要遮擋。在主機上分別運行內探、外探的黑體標定程序。

7、若系統測出的