专利名称：一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法
技术领域：
本发明属于铁路红外设备领域，涉及一种列车轴承故障判别技术，特别是列 车轴温探测系统的热轴判别技术。
背景技术：
列车轴箱温度过高是列车车轴出现故障的征兆之一。列车红外轴温探测系统
能够探测运行列车的轴箱温度，根据轴温判别车辆轴承是否发生故障，避免因列 车车辆轴承故障而导致列车运行事故，是保障列车运行安全的重要方法之一。它 通过在铁轨两侧安装的红外探头，探测列车通过时各车轴轴箱的红外辐射，通过 探测系统的计算，给出各轴箱的温度，据此判断是否存在故障轴承(简称热轴)， 并通过通信网络将预报的热轴故障及时报告给列车调度系统，防止事故的发生。
列车红外轴温探测系统自20世纪70年代在我国开始运用，釆用红外热敏 电阻探头，最初是人工通过描笔打出的探测波形判别热轴。20世纪90年代开 始应用无人值守的自动化红外轴温探测系统。系统根据探头输出，计算出通过列 车的每根轴承的轴箱温度。系统根据探头探测每个轴箱输出的电压值与全列同侧 平均电压值之比(称为列比)、探头探测每个轴箱输出的电压值与全辆同侧平均 电压值之比(称为辆比)，以及轴温与环温的差值(称为温升)，按照一定判别标 准和算法自动判别是否存在故障轴承。
自1998年开始，铁路实施了 6次既有线路的大面积提速，并逐渐开行重载 货物列车。为适应提速后精确探测轴温的要求，2000年以来，采用光子探头的 列车红外轴温探测系统开始投入运用。光子探头采用碲镉汞为红外敏感器件，能 够适应以360km/h运行列车的轴温探测要求。但碲镉汞的温度不同，其响应 率变化很大，而且调制型光子探头的调制盘温度对探头输出也有影响，所以，在 不同环温下，光子探头探测轴温的输出电压值差别很大。以往热轴预报中采用探 头输出电压的比值做为判据，这其中隐含着一个条件，即要求探头的响应率变化 不大。若探头的响应率变化较大，则探头输出电压的比值变化也较大，依此判别 热轴会造成结果不正确。因此，光子探头红外热轴探测系统不能采用探头输出电 压的比值做为判据。 为适应铁路运输提速重载的需要，铁路货车轴承装备也在不断更新，载重量 不断提高。目前，在线路上运行的铁路车辆轴承种类众多，载重状况相差很大， 造成不同轴承和不同载重状况下的运行车辆的轴温分布范围较大，而且不同轴承 和不同载重状况下的正常运行温度分布区间和故障运行温度分布区间相重叠，因 此若仅根据轴温判断热轴，也不能正常判断，会造成热轴误报较多，也会存在漏 报热轴的问题。
采用热轴判别方法根据轴温数据，不采用探头输出电压值。经数据分析发现， 列比辆比若釆用各轴轴温与平均温升之比，则比值与平均温升有关。平均温升低
时，列比辆比高；平均温升高时，列比辆比低。这样计算的列比辆比与平均温升 有关，不能作为判据。 发明内 容
本发明的提出了一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法。热轴轴温是一 列车轴温统计分布的异常值，因此热轴离平均值的距离大，可用该轴轴温与平均 轴温的距离做为热轴判别的判据。采用温升与列温升方差、辆温升方差或温升与 列温升差、辆温升差做为热轴判别判据，将一列车同侧所有轴温作为一组样本， 物理意义明确，计算简单，判别结果准确。
本发明一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法，包括下列步骤
步骤1:利用列车轴温探测系统探测并计算通过列车的轴温；
步骤2:计算各轴温升，即各轴轴温与环温之差；
步骤3:计算列温升差，即各轴温升与该列车同侧平均温升之差；
步骤4:计算辆温升差，即各轴温升与该辆车同侧平均温升之差；
步骤5:根据温升的热轴判别标准计算温升的热轴级别，分为微热、强热、
激热三级；
步骤6:根据列温升差的热轴判别标准计算列温升差的热轴级别，分为微热、
强热、激热三级；
步骤7:纟艮据辆温升差的热轴判别标准计算辆温升差的热轴级别，分为微热、
强热、激热三级；
步骤8:将步骤5、 6、 7的热轴判别结果求平均，得到最终热轴级别，分为 微热、强热、激热三级；
步骤9:判断将列车的全部轴温等级都判断完毕，如果轴序小于总轴数，则 返回到步骤2，继续处理；否则热轴判别完毕。
所述步骤5、 6、 7和8中判断热轴等级，将热轴分别与微热标准、强热标 准和激热标准判定大小，如热轴小于微热标准，则热轴为正常状态；如热轴大于 微热标准且小于强热标准，则热轴为微热状态；如热轴大于强热标准且小于激热 标准，则热轴为强热状态；其余情况热轴为激热状态。
本发明一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法的优点在于
(1) 本发明采用温升与列温升差、辆温升差做为热轴判别判据，将一列车 同侧所有轴温作为一组样本，其数据离散性可由方差描述。热轴轴温是一列车轴 温统计分布的异常值，因此热轴离平均值的距离大，可用该轴轴温与平均轴温的 距离做为热轴判别的判据。物理意义明确，计算简单，判别结果准确。
(2) 由于本发明基于轴温数据判别热轴，因此本发明不仅可用于采用光子 探头的列车红外轴温探测系统，也可用于采用其它方式探测的列车轴温探测系
统，只要该系统能够定量计算出各轴温度。
图1为本发明一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法的程序流程图； 图2为本发明一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法步骤5、 6或7的
处理流程图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法，采用温升与列温升方 差、辆温升方差或温升与列温升差、辆温升差做为热轴判别判据，物理意义明确， 计算简单，判别结果准确。
从统计学意义上看，将一列车同侧所有轴温作为一组样本，其数据离散性可 由方差描述，方差是样本与其平均值距离的表征。热轴轴温是一列车轴温统计分 布的异常值，因此热轴离平均值的距离大，可用该轴轴温与平均轴温的距离做为 热轴判别的判据。由于本发明基于轴温数据判别热轴，因此本发明不仅可用于采 用光子探头的列车红外轴温探测系统，也可用于采用其它方式探测的列车轴温探 测系统，只要该系统能够定量计算出列车各轴温度。
如图1所示，本方法一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法，包含如下 步骤
步骤一利用列车轴温探测系统探测并计箅通过列车的轴温t(n)，其中0《 n<N， N为该列车的总轴数；
步骤二计算各轴温升tl(n)，即各轴轴温与环温之差； 步骤三计算列温升差t2(n)，即各轴温升与该列车同侧平均温升之差； 步骤四计算辆温升差t3(n)，即各轴温升与该辆车同侧平均温升之差； 步骤五根据温升的热轴判别标准计算温升H,(n)的热轴级别，分为微热、 强热、激热三级；
步骤六根据列温升差的热轴判别标准计算列温升差H2(n)的热轴级别，分 为微热、强热、激热三级；
步骤七根据辆温升差的热轴判别标准计算辆温升差H3(n)的热轴级别，分 为微热、强热、激热三级；
步骤八将步骤五、六、七的热轴判别结果求平均，得到最终热轴级别 H(n)=H1(n)+H23(n)+H3(n)，分为微热、强热、激热三级；
步骤九判断将列车的全部轴温等级都判断完毕，如果轴序n小于总轴数N， 则返回到步骤二，继续处理；否则热轴判别完毕。
如图2所示，所述步骤五、六、七中热轴判别结果时，将热轴判别结果分别 与微热标准、强热标准和激热标准判定大小，如热轴判别结果小于微热标准，则 热轴系数H为0;如热轴判别结果大于微热标准且小于强热标准，则热轴系数 = Jw + 1;如热轴判别结果大于强热标准且小于激热标准，则热轴系数
= +2;如热轴判别结果大于激热标准且小于计算上限，则热轴系数
// = ^^ + 3 ;如热轴判别结果大于计算上限，则H=4，其中Tw为微热标准，
Tq为强热标准，Tj为激热标准，Th为计算的上限，可取Th-2Tj-Tq; t(n)是 轴序为n的轴轴温判别结果。
所述步骤五、六、七和八中判断热轴等级，将热轴系数H分别与微热标准、 强热标准和激热标准定义的数值判定大小，如热轴系数H小于1，则热轴为正 常状态；如热轴系数H大于1且小于2，则热轴为微热状态；如热轴系数H大 于2且小于3，则热轴为强热状态；其余情况热轴为激热状态。
所述步骤五、六、七中根据热轴判别标准计箅热轴级别是指根据微热、强热、 激热的热轴判别标准判别。
权利要求
1、一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法，其特征在于，包括以下实现步骤步骤一利用列车轴温探测系统探测并计算通过列车的轴温；步骤二计算各轴温升，即各轴轴温与环温之差；步骤三计算列温升差，即各轴温升与该列车同侧平均温升之差；步骤四计算辆温升差，即各轴温升与该辆车同侧平均温升之差；步骤五根据温升的热轴判别标准计算温升的热轴级别，分为微热、强热、激热三级；步骤六根据列温升差的热轴判别标准计算列温升差的热轴级别，分为微热、强热、激热三级；步骤七根据辆温升差的热轴判别标准计算辆温升差的热轴级别，分为微热、强热、激热三级；步骤八将步骤五、六、七的热轴判别结果求平均，得到最终热轴级别，分为微热、强热、激热三级；步骤九判断将列车的全部轴温等级都判断完毕，如果轴序小于总轴数，则返回到步骤二，继续处理；否则热轴判别完毕。
2、 根据权利要求1所述的一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法，其特征在于: 所述步骤五、六、七和八中判断热轴等级，将热轴分别与微热标准、强热标准和激热标准判定大小，如热轴小于微热标准，则热轴为正常状态；如热轴大于微热标准且小 于强热标准，则热轴为微热状态；如热轴大于强热标准且小于激热标准，则热轴为强 热状态；其余情况热轴为激热状态。
全文摘要
本发明提出了一种列车红外轴温探测系统的热轴判别方法。热轴轴温是一列车轴温统计分布的异常值，因此热轴离平均值的距离大，可用该轴轴温与平均轴温的距离做为热轴判别的判据。将一列车同侧所有轴温作为一组样本，采用温升与列温升方差、辆温升方差或温升与列温升差、辆温升差做为热轴判别判据，将一列车同侧所有轴温作为一组样本，物理意义明确，计算简单，判别结果准确。本方法可用于采用光子探头的列车红外轴温探测系统，也可用于采用其它方式探测的列车轴温探测系统。
文档编号B61K9/04GK101181901SQ20071017860
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月3日 优先权日2007年12月3日
发明者庆 孙, 殷延超, 王新华, 勤 秦 申请人:北京康拓红外技术有限公司