齿轮箱轴温监控系统及车辆的制作方法

1.本实用新型属于轨道客车技术领域，尤其涉及一种齿轮箱轴温监控系统及车辆。


背景技术：

2.齿轮箱作为高速列车动力系统的关键部件，可以将电机的高转速降低至车轮所需的转速。随列车运行速度的不断提高，齿轮箱工作过程中，由于齿轮啮合传动功率损失、齿轮搅油功率损失、轴承传动表面摩擦等生热导致齿轮箱大、小齿轮及箱体产生温升。当轴承和大、小齿轮发生磨损或者产生缺陷时，非正常发热增大，将会影响列车的运行安全。
3.目前，在高速列车中，齿轮箱轴温监测系统主要由如图1所示的温度传感器(pt100铂热电阻温度传感器)、温度采集装置、牵引控制单元、列车网络中央控制单元和显示屏组成，由于列车运行环境复杂使得运行中时常出现温度误报警，导致列车限速运行或停车，对列车运行程序造成了严重的影响。因此，提高齿轮箱轴温监控的可靠性对列车运营秩序和安全可靠运行具有重要的意义。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种齿轮箱轴温监控系统及车辆，以解决现有技术中齿轮箱轴温监控系统的可靠性不够，易出现温度误报警的问题。
5.本实用新型实施例的第一方面提供了一种齿轮箱轴温监控系统，所述齿轮箱包括大齿轮轴承和小齿轮轴承，所述齿轮箱轴温监控系统，包括：
6.设置于所述齿轮箱的大齿轮轴承上的至少两个第一温度传感器；
7.设置于所述齿轮箱的小齿轮轴承上的至少两个第二温度传感器；
8.分别与所述至少两个第一温度传感器和所述至少两个第二温度传感器连接的轴温报警装置；
9.与所述轴温报警装置连接的中央控制单元；
10.以及，与所述轴温报警装置连接，且被配置为实现所述轴温报警装置的复位和切除的继电器。
11.在一实施例中，所述齿轮箱轴温监控系统，还包括：
12.与所述中央控制单元连接，且被配置为记录所述中央控制单元接收的温度数据，以及所述中央控制单元监测得到的所述温度数据对应的诊断代码的数据记录单元。
13.在一实施例中，所述齿轮箱轴温监控系统，还包括：
14.与所述中央控制单元连接，且被配置为显示所述中央控制单元接收的温度数据，以及所述中央控制单元监测得到的所述温度数据对应的诊断代码的显示屏。
15.在一实施例中，所述显示屏为机械师显示屏。
16.在一实施例中，所述显示屏，还包括：
17.设置有限速取消按键以及设置有复位/切除软按键的司机显示屏。
18.在一实施例中，所述轴温报警装置、所述数据记录单元和所述显示屏通过mvb双板
卡和/或以太网板卡与所述中央控制单元连接。
19.在一实施例中，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器为四线制温度传感器。
20.在一实施例中，所述四线制温度传感器为pt100铂热电阻温度传感器。
21.在一实施例中，所述齿轮箱轴温监控系统，还包括：
22.与所述继电器连接，且用于为整个齿轮箱轴温监控系统供电的电源。
23.本实用新型实施例的第二方面提供了一种车辆，包括齿轮箱和上面所述任一项的齿轮箱轴温监控系统。
24.本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过设置于齿轮箱的大齿轮轴承上的至少两个第一温度传感器以及设置于齿轮箱的小齿轮轴承上的至少两个第二温度传感器，实现了齿轮箱大齿轮轴承或小齿轮轴承温度采集的冗余备份，避免当温度传感器出现故障时，无法可靠的获知实际的温度数据，进而采取限速或停车检查的处理措施，严重影响列车的正常运行。同时通过设置与轴温报警装置连接，且被配置为实现轴温报警装置的复位和切除的继电器，可以在当某个车辆的轴温报警装置发生故障时，提高轴温报警装置复位和切除的效率，保证及时快速通过复位修复齿轮箱轴温监控系统，减少对列车运营秩序的影响。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是现有技术提供的齿轮箱轴温监控系统的系统构成示意图；
27.图2是本实用新型实施例提供的齿轮箱轴温监控系统的系统构成示意图；
28.图3是本实用新型实施例提供的轴温报警装置故障诊断逻辑图；
29.图4是本实用新型实施例提供的复位/切除继电器电路连接示意图；
30.图5是本实用新型实施例提供的司机显示屏的示意图。
具体实施方式
31.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
32.为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
33.参见图2，本实用新型实施例提供的齿轮箱轴温监控系统，包括：
34.设置于齿轮箱的大齿轮轴承上的至少两个第一温度传感器；
35.设置于齿轮箱的小齿轮轴承上的至少两个第二温度传感器；
36.分别与至少两个第一温度传感器和至少两个第二温度传感器连接的轴温报警装置；
37.与轴温报警装置连接的中央控制单元；
38.以及，与轴温报警装置连接，且被配置为实现轴温报警装置的复位和切除的继电器。
39.如图1所示，现有的齿轮箱轴温监控系统，每个齿轮箱大、小齿轮轴承各采用一个四线制温度传感器，将采集到的模拟信号传送至温度采集装置，当温度传感器安装在工作环境恶劣的车下，且温度传感器出现故障时，显示屏就会显示默认值-50℃，司机和机械师将无法获知实际的温度数据，继而会采取限速或停车检查的处理措施，严重影响列车的正常运行。
40.本实用新型实施例中，包括设置于齿轮箱的大齿轮轴承上的至少两个第一温度传感器和设置于齿轮箱的小齿轮轴承上的至少两个第二温度传感器，大齿轮轴承上的至少两个第一温度传感器之间互为冗余设计，小齿轮轴承上的至少两个第二温度传感器之间也互为冗余设计，可以避免只有一个温度传感器时，当温度传感器出现故障时，显示屏就会显示默认值-50℃，司机和机械师将无法获知实际的温度值，进而采取限速或停车检查的处理措施，影响列车的正常运行的问题。
41.其中，第一温度传感器和第二温度传感器均至少为两个，也可以为三个甚至更多个，第一温度传感器和第二温度传感器的个数可以根据列车的实际情况设定。
42.可选的，第一温度传感器和第二温度传感器可以为四线制温度传感器。
43.示例性的，四线制温度传感器可以为pt100铂热电阻温度传感器。
44.作为本实用新型的一个实施例，齿轮箱大、小齿轮轴承可以均采用两路四线制温度传感器进行采集，正常时优先选择一路温度数据在司机和机械师显示屏上进行显示；当某一路温度传感器或某一路信号受干扰时，将另一路的温度数据在司机和机械师显示屏上进行显示；增加了温度采集和显示的冗余，可以极大地避免单路温度传感器故障对列车正常运行造成的影响，同时提高了安全监控的效果，保证列车的运营安全。
45.本实用新型实施例中，分别与至少两个第一温度传感器和至少两个第二温度传感器连接的轴温报警装置，被配置为监测至少两个第一温度传感器和至少两个第二温度传感器的工作状态，并将至少两个第一温度传感器和至少两个第二温度传感器采集的温度数据发送给中央控制单元。
46.本实用新型实施例中，与轴温报警装置连接的中央控制单元被配置为监测轴温报警装置的状态，并对轴温报警装置发送的温度数据进行逻辑判断及限速处理。
47.其中，中央控制单元为列车控制网络系统(train control and management system，tcms)的一部分，列车控制网络系统是轨道交通应用的关键系统，主要用于管理列车牵引系统、制动系统、供电系统、空调系统、车门系统以及其他辅助子系统，对列车进行控制、监视和故障诊断。主要包括安装在列车两端司机室的中央控制单元、司机显示屏、机械师显示屏，以及安装在列车其他部分的牵引控制单元、制动控制单元、车门控制装置、采暖、通风和空调控制单元以及旅客信息系统等。中央控制单元为列车网络控制和管理系统设备，负责采各个子系统的信息，管理和控制列车各个子系统设备状态。
48.现有技术中，需要温度采集装置将采集的温度数据通过多功能车辆总线(multifunction vehicle bus，mvb)发送给本车牵引控制单元和两端头车的列车网络控制系统中央控制单元，牵引控制单元对收到的大、小齿轮轴承的温度数据进行处理，当温度数
据异常时向两端头车的列车网络控制系统中央控制单元发出预警和报警信号，中央控制单元收到预警和报警信号后自动对列车进行限速，并通过mvb网络将温度数据和预警/报警信号发送给司机显示屏和机械师显示屏进行显示，即现有技术中对温度数据的逻辑处理和限速管理是由本车的牵引控制单元和两端头车的列车网络控制系统中央控制单元分开执行，涉及的部件较多，当出现故障时不易及时准确定位故障部件，部件之间通过连接线或信号线连接，任何一个部件、连接线或信号线出现故障，都会影响整个齿轮箱轴温监控系统的运行。
49.本实用新型实施例中，轴温报警装置只用于监测至少两个第一温度传感器和至少两个第二温度传感器的工作状态，判断至少两个第一温度传感器和至少两个第二温度传感器是否存在开路或短路，并不对采集的温度数据进行逻辑判断，将原来由牵引控制单元完成的温度数据的逻辑判断集成到中央控制单元，使温度数据的逻辑判断和限速处理均由中央控制单元负责，精简了对温度数据进行逻辑处理和限速的控制单元，从而减少了可能出现的故障点，避免了多个控制单元间分工和数据传输异常时对整个齿轮箱轴温监控系统的影响，降低了故障率，提高了齿轮箱轴温监控系统的可靠性。
50.可选的，轴温报警装置与中央控制单元之间可以同时通过mvb网络和以太网进行数据通信，可以满足车辆任何一种控车模式的要求，当其中一种通信网络出现问题时，另一种通信网络可及时接替其网络数据的传输功能，提高了数据传输的冗余性，避免在车辆运营的过程中如果mvb网络出现问题，将影响网络数据的传输，从而导致车辆对齿轮箱温度的监控，车辆将进行限速，影响运营秩序的问题，采用mvb双板卡冗余设计和以太网网口冗余设计，保证列车的运营安全，确保车辆的正常运行。
51.可选的，齿轮箱轴温监控系统还可以包括与中央控制单元连接，且被配置为记录中央控制单元接收的温度数据，以及中央控制单元监测得到的所述温度数据对应的诊断代码的数据记录单元。
52.其中，数据记录单元可以实时记录温度数据及温度数据对应的诊断代码，便于通过温度变化的趋势获取齿轮箱的工作情况，分析齿轮箱的工作状态，同时可以将记录的信息发送至地面系统，以便检修人员尽快获取故障数据，定位故障点。
53.可选的，齿轮箱轴温监控系统还可以包括与中央控制单元连接，且被配置为显示中央控制单元接收的温度数据，以及中央控制单元监测得到的温度数据对应的诊断代码的显示屏。
54.其中，数据记录单元和显示屏也可以同时通过mvb双板卡和以太网板卡与中央控制单元连接，mvb双板卡和以太网板卡互相冗余备份，提高了系统的可靠性，保证了列车的运营秩序。
55.可选的，显示屏可以为机械师显示屏，也可以为司机显示屏。
56.其中，司机显示屏设置有限速取消按键和复位/切除软按键。
57.利用本实用新型实施例的齿轮箱轴温监控系统对齿轮箱的大齿轮轴承和小齿轮轴承的温度进行监测的原理如下：
58.工作时，中央控制单元首先对轴温报警装置进行通信故障的诊断，参见图3，诊断逻辑如下：中央控制单元根据采集到的轴温报警装置的生命信号的变化情况和“轴温报警装置故障”网络信号，集合硬线采集到的轴温报警装置供电情况，延时2s后进行轴温报警装
置状态的实时诊断。若轴温报警装置异常，延时5s后限速200km/h，速度超过200km/h就触发最大常用制动指令，速度低于200km/h时撤销最大常用制动指令，前方站将旅客进行换乘，下车检查。
59.参见图4和图5，司机显示屏的轴温控制页面可以包含列车中每节车厢的车号，若某节车厢的轴温报警装置异常，可以在列车静止时，先选择司机显示屏上轴温控制页面对应车号的复位软按键，中央控制单元检测到司机显示屏复位软按键按下，则发出轴温报警装置断电指令，控制与继电器42-k21的主线圈相连的do35或do36输出高电平，继电器42-k21的主线圈得电，串接在轴温报警装置供电电路上的继电器42-k21的常闭触点21-22之间或31-32之间断开，轴温报警装置断电，延时一定时间，例如20s后，轴温报警装置断电指令消除，与继电器42-k21的主线圈相连的do35或do36输出低电平，继电器42-k21的主线圈失电，串接在轴温报警装置供电电路上的继电器42-k21的常闭触点21-22之间或31-32之间闭合，轴温报警装置重新得电，完成轴温报警装置的复位。
60.若上述复位操作不能消除轴温报警装置的故障，则需要将轴温报警装置切除，切除时同样需要先选择司机显示屏上轴温控制页面对应车号的切除软按键，中央控制单元检测到司机显示屏切除软按键按下，则发出轴温报警装置断电指令，控制与继电器42-k21的主线圈相连的do35或do36一直输出高电平，继电器42-k21的主线圈一直得电，则串接在轴温报警装置供电电路上的继电器42-k21的常闭触点21-22之间或31-32之间保持断开使轴温报警装置保持断电状态。
61.若需恢复被切除的轴温报警装置，则需要在司机显示屏上重新操作复位软按键，按照复位的流程操作后即可恢复轴温报警装置的供电。
62.通过司机显示屏上的复位/切除软按键与串接在轴温报警装置和电源之间的继电器，可以在轴温报警装置故障时，通过司机室显示屏的复位/切除软按键实现通过mvb网络和以太网进行复位或切除控制，替代去各车操作轴温报警装置的供电断路器操作，减少了机械师去故障车辆的操作时间，保证列车的轴温报警装置故障后可及时快速断电复位，快速解决故障，减少故障处理的人工投入，提高了复位/切除故障车轴温报警装置的效率，减少对列车运营的影响。
63.可选的，继电器42-k21和电源之间还可以设有用于选择供电线路的供电断路器42-f01，当供电断路器42-f01的1-2之间闭合时，继电器42-k21的常闭触点21-22所在的线路通电，当供电断路器42-f01的3-4之间闭合时，继电器42-k21的常闭触点31-32所在的线路通电。
64.若轴温报警装置正常，则中央控制单元按照如下流程对接收的温度数据进行逻辑判断和限速处理：
65.①
若温度传感器故障，中央控制单元根据轴温报警装置发送的故障信息产生故障代码，并输出至司机显示屏和机械师显示屏，提示司机和机械师。
66.②
若温度传感器无故障，温度数据不高于110℃，则车辆正常运行。
67.③
若温度传感器无故障，温度数据在110℃和125℃之间，则中央控制单元产生诊断代码，此诊断代码仅作为事件记录在数据记录单元，不在司机显示屏和机械师显示屏上显示，车辆正常运行，不提示，不报警，不限速。车辆运行结束回库后，地面检修人员可下载数据记录单元中的数据查看该诊断代码。
68.④
若温度传感器无故障，温度数据在125℃和140℃之间，则中央控制单元报“xx车x轴大/小齿轮箱车轮侧轴温预警”，诊断代码在司机显示屏和机械师室显示屏显示；同时列车提示限速至200km/h，自动封锁故障车牵引逆变器；若列车速度1分钟后仍大于200km/h，列车自动施加最大常用制动至200km/h以下。若温度恢复正常，则3分钟后自动取消限速，但故障车牵引逆变器需要通过牵引辅助或小复位操作恢复。机械师在机械师显示屏【设备状态】界面检查故障车齿轮箱温度，并立即通知司机手动停车，下车对故障车x轴大/小齿轮箱进行点温：若确认为误报警，可以在司机室显示屏【限速管理】界面点击“限速取消”按键，使列车恢复正常运行，回库检修。若确认为真报警，则维持限速200km/h运行至前方站将旅客进行换乘。
69.⑤
若温度传感器无故障，温度数据大于等于140℃，则中央控制单元报“xx车x轴大/小齿轮箱车轮侧轴温报警”，诊断代码在司机显示屏和机械师室显示屏显示；同时列车自动限速至140km/h，自动封锁故障车牵引逆变器；若温度恢复正常，则自动取消限速，但故障车牵引逆变器需要通过牵引辅助或小复位操作恢复。机械师通过机械师显示屏【设备状态】界面检查故障车齿轮箱温度，并立即通知司机手动停车，下车对故障车x轴大/小齿轮箱进行点温：若确认为误报警，在司机室显示屏【限速管理】界面点击“限速取消”按键，使列车恢复正常运行，回库检修。若确认为真报警，则维持限速140km/h运行至前方站将旅客进行换乘。
70.可选的，本实用新型的齿轮箱轴温监控系统，还包括与继电器连接，且用于为整个齿轮箱轴温监控系统供电的电源。
71.本实用新型的齿轮箱轴温监控系统，通过设置于齿轮箱的大齿轮轴承上的至少两个第一温度传感器以及设置于齿轮箱的小齿轮轴承上的至少两个第二温度传感器，实现了齿轮箱大齿轮轴承或小齿轮轴承温度采集的冗余备份，避免当温度传感器出现故障时，无法可靠的获知实际的温度值，进而采取限速或停车检查的处理措施，严重影响列车的正常运行。通过将原来由牵引控制单元完成的温度数据的逻辑判断集成到中央控制单元，使温度数据的逻辑判断和限速处理均由中央控制单元负责，精简了对温度数据进行逻辑处理和限速的控制单元，从而减少了可能出现的故障点，避免了多个控制单元间分工和数据传输异常时对整个齿轮箱轴温监控系统的影响，降低了故障率，提高了齿轮箱轴温监控系统的可靠性。同时通过设置与轴温报警装置连接，且被配置为实现轴温报警装置的复位和切除的继电器，可以在当某个车辆的轴温报警装置发生故障时，提高轴温报警装置复位和切除的效率，保证及时快速通过复位修复齿轮箱轴温监控系统，减少对列车运营秩序的影响。
72.作为本实用新型的又一实施例，本实用新型还包括一种车辆，包括齿轮箱和上面所述任一项的齿轮箱轴温监控系统，并且与上述任一实施例所述的齿轮箱轴温监控系统具有相同的有益效果。
73.以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。