基于温度监测的动车组电气柜运行状态的研究

为了掌握某型动车组在运行时的动态服役性能，对在线运行的某型动车组电气柜接触器附近的温度进行了长期跟踪测试，获得了15个测点位置处的运行时的温度数据。通过对这些数据的处理分析，本文给出了运行长交路的动车组电气柜温升特性，刻画出了接触器老化趋势、寿命、故障率与温度、温升之间的关系，建立了该系列动车组电气柜温度数据库。该数据库能结合接触器本身特性，预估接触器寿命周期，为提前更换提供了依据。

此次试验选择具有较高耐寒性的和谐号列车。电气柜接触器是高速列车上不可缺少的辅助器件，接触器的可靠性直接影响列车的安全运行[1]。而现阶段，国内外对接触器的寿命试验做了很多研究，但应用在高速列车上的接触器的寿命预估研究仍处在刚刚起步的阶段，本文通过对现车设备舱进行温度跟踪，掌握了运行长交路的动车组设备舱温升特性，可以根据这一特性评估设备舱运用安全性。

数据采集

传感器的选型

采用便携式温度传感器（即智能温度贴片），对设备舱进行温度监控。温度传感器的外形尺寸如图1所示。

1）温度量程：高精度-40至125℃。2）设置采样频率为3分钟1次，智能温度贴片可存储15天数据。3）前期每次入库读取数据，稳定后可以15天读取一次。4）读取一個测点数据需1分钟时间。5）通过JLD-4968瞬间胶进行固定。6）IP等级：IP65。

测点的选择

5型车测点位置在车内电气柜处，取数据时需打开电气柜门，测点布置如表1所示。

温度传感器数据采集说明

智能温度传感器的数据采集量为9 182，超出最大储存量后会停止采集。根据单次检测的时间设置采样频率，例如温度检测时间为24小时，则采样频率设置为10秒/次，温度检测时间为48小时，则采样频率设置为20秒/次，一次类推。我们所设定的采样频率为180秒/次，因此，15天取一次数据。

数据分析

本次试验是对该型动车组电气柜温度的长期跟踪试验。跟踪时间从2015年7月开始，一直到2016年3月结束。为了研究冬夏两季环境温度对电气柜我们选取2015年7月、8月、9月、10月、11月、12月全程数据。采样频率均为180秒/次。

统计分析

在持续6个月的跟踪实验中，得到以下结论：列车电气柜中的接触器温度最大值整体变化趋于平稳，没有突变情况发生，与电气柜内环境温度变化相近；特别地，蒸发器风扇电机接触器、冷凝风扇电机接触器、空气加热器接触器、司机室压缩机和冷凝风机接触器的夏季温度最大值高于冬季温度最大值（如图2所示）；司机室蒸发器风扇电机接触器、废排风扇接触器夏冬季节的温度最大值相差不大（如图3所示）；压缩机接触器冬季温度最大值略高于夏季温度最大值（如图4所示）。

温升分析

通过对这半年温升最大值统计，得到每个测点的每天的温差趋势，并和当天的环境温度作比较发现：蒸发器风扇电机接触器、冷凝风机接触器、司机室压缩机和冷凝风机接触器夏季的温升明显高于冬季的温升，司机室蒸发器风扇电机接触器、空气加热器接触器、废排风扇电机接触器整体变化趋势平稳，夏冬季节相差不大，压缩机接触器冬季的温升明显高于夏季的温升（受压缩机工作原理影响）。

结论

通过对试验数据的最值分析得到：蒸发器风扇电机接触器、冷凝风扇电机接触器、空气加热器接触器、司机室压缩机和冷凝风机接触器的夏季温度最大值高于冬季温度最大值，司机室蒸发器风扇电机接触器、废排风扇接触器夏冬季节的温度最大值相差不大，压缩机接触器冬季温度最大值略高于夏季温度最大值。蒸发器风扇电机接触器温度最大值低于45℃，冷凝风扇电机接触器温度最大值低于42℃，压缩机接触器温度最大值低于40℃，司机室蒸发器风扇电机接触器温度最大值低于45℃，空气加热器接触器温度最大值低于55℃，废排风扇接触器温度最大值低于45℃，司机室压缩机和冷凝风机接触器温度最大值低于45℃。

蒸发器风扇电机接触器、冷凝风机接触器、司机室压缩机和冷凝风机接触器夏季的温升明显高于冬季的温升，司机室蒸发器风扇电机接触器、空气加热器接触器、废排风扇电机接触器整体变化趋势平稳，夏冬季节相差不大，压缩机接触器冬季的温升明显高于夏季的温升（受压缩机工作原理影响）。

参考文献

[1]王伯铭.高速动车组总体及转向架[M].成都：西南交通大学出版社，2008.

[2]何平.数理统计与多元统计[M].成都：西南交通大学出版社，2004.

[3]高西全，丁玉美.数字信号处理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2012.

[4]程佩.数字信号处理教程[M].北京：清华大学出版社，2010.

[5]胡广书.现代信号处理教程[M].北京：清华大学出版社，2007.

[6]CHU He Qun，WU Guang Min，CHEN Jian Ming，FEI Fei，MAI John D，LI Wen J. Design and simulation of self-powered radio frequencyidentification （RFID）tags for mobile temperature monitoring[J].SCIENCE CHINATechnological Sciences.2013.

[7]李庆扬，王能超，易大义.数值分析[M].北京：清华大学出版社，2013.

[8]Xiaoshan Lu，Yunfeng Li，Mengling Wu，Jianyong Zuo，Wei Hu.Rail temperature rise characteristics caused by linear eddy current brake of high-speed train[J].Journal of Traffic and Transportation Engineering.2014，1（6）：448-456.

（作者简介：巩延庆，工程师，中车南京浦镇车辆有限公司，研究方向为轨道交通车辆检测与试验研究。）endprint