轴报器常见问题及解决方法

第二章 课外拓展对轴温报警器的一些改进Abstract: In the operation of railway transportation, Axle Box Temperature Alarm can detect the overheating of a wheel axle box timely, to avoid derailments and subversion due to long time of overheating. It is an important component of modern rolling stock parts. But in actual use, there is still many problems exist., such as false positives of overheating occurred frequently, a large number of omissions, sudden failure and so on. Therefore, there are many fields can be development on Axle Box Temperature Alarm. In this paper, I will tell you 3 methods to improve the reliability of Axle Box Temperature Alarm: PLC control, resolve the interference of magnetic steel and add a pre-alarm.Keywords: Axle Box Temperature Alarm PLC control magnetic steel improve1.引言在铁路客车运行中，轴温报警器可及时发现轴温故障，避免由于长时间热轴导致客车出轨、颠覆而危及行车安全， 是现代铁道车辆的重要组成部分。经过对多种轴温报警器的使用情况的反馈，近年来多采用集中式轴温报警器，其中以KZS/M-I(D)型集中轴温报警器使用最为广泛，它在数模兼容、数字滤波、抗干扰和可靠性等方面均具有优势和突破。但在实际运用中依然存在很多的问题，如轴温误报警动作频繁，造成了严重的噪声污染。如在第三次提速后，自2001年1月12日2月19日，乌鲁木齐车辆段配属的332辆25K型快速客车发生轴温报警的轴位数累计839个。乌段全部进行了轴箱开盖检查：报警温度在外温+37+44的795个轴位，检查发现仅有3个混水、一个轻度油变；外温在+4550的28个轴位，检查发现有1个混水、1个轻度油变；外温+5060的2个轴位，检查发现有1个中度油变；外温+60以上的有14轴位，未发现异常，属于轴温报警器系统故障。以上资料说明：外温在+37+50和+60以上时，出现大量的轴位轴温报警。每天库内检修人员对轴箱开盖达20多个，有时达30多个，这不仅增加了检修人员的工作量，同时，也给轴箱开盖后的检修质量带来隐患。特别是运行途中，出现大量轴位轴温报警，加重了乘务员的负担，也增加了客列检开盖工作量，由于报警声响大于75dB，噪声对旅客影响较大。此外，轴报器还存在大量的漏报、突发故障等情况。因此，轴温报警器上有很多可以提高、发展的地方。2改进措施以下是一些改进和发展轴温报警器的意见和方向：2.1 采用PLC代替单片机控制轴温报警器与单片机控制相比，PLC专为工业环境下的应用而设计，具有抗干扰能力强、可靠性高、互换性强、编程容易、易于推广等优点。该装置的核心是PLC控制器，外围电路主要由数字温度传感器、霍尔传感器、数码管及驱动芯片组成，其他部分均沿用现有轴温报警装置的硬件。这样在对现有轴温装置进行升级改进时将可以大大节省硬件成本，有利于现有装置的升级换代。本装置共分为主机和副机两个部分，分别置于机车两端司机室的司机台上。主副机之间的通信是通过PLC自带的RS-485通信口来实现的。开机后PLC首先进行自检和初始化，然后搜索所有接入的传感器，并读取轴位号，检测是否存在重号、开路等现象，如果存在，装置报警并显示出故障的轴位号，方便维修人员对故障部位进行处理。故障排除后，装置启动数据交换，读取温度或感言电势，并判断是否存在超温超压现象，如果存在，装置报警并显示故障位置，提醒司机及时进行处理。温度值和感应电势值同时送两端司机室的主副机进行显示。PLC主机对输入输出电源相互独立，避免了电源间的相互干扰；输入采用了光电耦合电路，防止电磁干扰进入PLC内部，输出接口电路也采用了光电隔离，提高了抗干扰能力。PLC内部采用监视电路，即看门狗指令（WDT），用于监视PLC的扫描时间，超过WDT将发出报警信号，复位重新进行程序扫描，防止程序丢失，造成系统失控。PLC是专为工业环境下的应用设计的，编程简单、抗干扰能力强，具有很多单片机不可比拟的优点，用其对现行机车轴温报警装置进行控制，将会极大地减少机车轴报装置的误动作频率。2.2 解决磁钢干扰问题作为车轮传感器的磁钢，除了对行经它上方的轮缘感应信号外，其他信号均为磁钢干扰信号。产生干扰的主要来源有：轨道电路、接触网轨道回流、电气干扰、电力机车升引、启动时打火、雨天雷击干扰、振动干扰等。可采取以下措施：（1） 使用抗干扰磁钢目前各铁路局都在使用不同厂家的磁钢，但由于各生产厂家生产的磁钢其磁性、电阻值等各项技术指标差别较大，所以选用时应注意磁钢阻值匹配、信燥比大、防振、防干扰性能好的磁钢，不能用不同厂家的磁钢来互换1#、2#、3#磁钢。（2） 将磁钢外壳与钢轨绝缘按照红外线轴温探测系统管理检修运用规程规定磁钢与钢轨绝缘电阻要求10M。由于长期使用会造成磁钢与钢轨间吸附大量铁屑等导电物质，导致磁钢与钢轨绝缘电阻10M，抗干扰能力下降，引发磁钢故障。因此，除给磁钢增加绝缘垫圈，提高绝缘阻值外，还采用将整个卡轨器（连同磁钢）和钢轨绝缘起来，解决轨道电流、接触网回流这类干扰源。（3） 调整磁钢板的电阻可将磁钢板输入的门限电压提高，这样，只有有用的信号可以通过，产生触发脉冲，而低于门限的干扰信号被滤去，不影响磁钢的正常工作。也可以不改变门限电压，通过削弱磁钢的信号输入，达到抗干扰目的，从而有效解决计轴、计辆不等的问题。（4） 并联电容在探测站磁钢信号的输入端并0.1 F左右的电容，因为电容低通滤波效果好，所以可将电力干扰、电力机车升引、启动时打火产生的高频信号干扰滤掉。按照红外线设备月检要求认真做好磁钢各项维护工作，磁钢发生故障、性能下降或使用期限一到，必须立即更换，减少设备故障。对磁钢各类干扰问题认真分析原因，找出解决办法，不断提高维修人员业务素质。建议制造厂家不断收集现场反馈信息，及时改进，研发出使用周期长、抗干扰能力强、价格适宜的新型磁钢，以满足现场需要。2.3增设一级预报警一般来说，某一部分发生异常初始时往往比正常部位温度偏高一点，异常部位温度上升相当缓慢，往往需要几天，但温度会逐渐升高。随着时间延长，温差越来越大，轴报一旦报警，轴承温度变化在短时间内直线上升，此时乘务员根据报警立即采取措施，也只能停车等待救援。因而客观上无法起到预防作用。如2005年6月18日牵引T106次列车的DF11-1173号机车在明光站轴报器发出12路报警，到石门山停车处理，发现1D电机轴无法继续运行，救援回段分解后，看到1D电机大轴承外端严重损坏。用轴温分析系统来对温度变化曲线分析可知，从6月12日开始1D电机大齿轮的轴温以比其他同区域2D、3D电机大齿轮轴端的轴温高出20以上，但始终没有达到报警点。也就是说轴承是从12日开始异常，一直到18日1D电机大齿轮轴端出现86.5且在25分钟时间里直升到126.5，而当时2D、3D电机大齿轮端的轴温仍在43、40，由此看来，轴承的温度变化开始并不是突变性的，而是缓慢的，可以讲有一段时间，在这段时间里轴承的温度与同部位的轴承温度有明显变化。因此，可以在原有轴报基础上，利用同区域轴承温差（建议用25）变化的特点，通过修改轴温报警器程序来增设一级预报警，即采用同一区域轴承温差达25以上设定为一级预报警，而原一级预报警环境温度加55或绝对温度达90设定为二级报警的办法。这样就可以在轴报器原有功能的基础上增加这一项预防功能，保证该区域某部位温升还处于缓慢阶段时，有足够的时间进行检测处理，防止轴温故障。并且，采用这一方法，只需更改轴报器的程序或者更换报警模块即可，成本很低，不用额外增加设备，不会改变轴报器的结构。除了以上的几种方法外，铁路职工和专业研究人员还提出了许多的方案和设想，在此不再介绍。3.结束语轴温报警器作为保障铁道车辆运行安全的重要设备，需要时刻保证稳定可靠的运行，保持足够的灵敏度同时又不能过敏而经常误报，影响正常使用。在检测发现轴温异常的时机上，应尽可能在轴承刚开始发生问题，轴温开始出现变化时发现问题并及时处理。这样才能将损失降到最小。除了提高设计、制造的水平外，维护保养对于轴温报警器的长期正常使用至关重要。在维护保养过程中，要规范检查、维修流程，加强对检查维修工人的职业水平培养，提高维修质量，延长有效使用寿命，提高列车运行安全和经济效益。参考文献：兰州理工大学机电工程学院 张斌 蔡善乐：基于 PLC的机车轴温及车顶高压报警装置设计长春客车厂设计处 秦飞佳：客车用新型集中轴温报警器 铁道机车车辆工人200010乌鲁木齐铁路局