BX1K冷藏集装箱平车加装轴温报警装置研究

2018-06-24贾文阳

铁道运营技术 2018年4期

贾文阳

（中铁特货运输有限责任公司助理工程师北京 100055）

为开拓铁路冷藏运输市场，中铁特货运输有限责任公司牵头组织开发了BX1K型冷藏集装箱运输车组，该车采用“4 辆BX1K 型冷藏集箱运输平车+1辆B23型发电乘务车+4 辆BX1K 型冷藏集装箱运输平车”的固定编组模式，开创了我国铁路运输外接电式冷藏集装箱运输的先河。BX1K型冷藏集装箱运输车组因具有有人值乘和集中供电等因素，具备安装轴温报警装置并实时监测的条件。为了给我国铁路特种货物运输列车加装电气监测设备提供技术储备，我们对该车进行了加装轴温报警装置研究。

1 既有轴温报警装置

我国铁道车辆上加装有轴温报警装置的主要是客车和动车组。动车组轴温报警装置采用双探头冗余设计，控制电路和设备配置较复杂，成本较高，不适用于铁路货车。相对而言，客车轴温报警装置对货车有更好的借鉴意义。

我国客车轴温报警器主要由控制显示器、温度传感器、记录仪三部分组成，用于采集轴端温度信息，防止因轴温过高引起危险后果。其中温度传感器分为模拟传感器和数字传感器，目前大部分传感器为数字传感器。温度传感器采集轴端的温度信息，并将温度信息传递至控制显示器。控制显示器，将采集到的温度，进行逻辑处理，发出预报警信号。并将温度信息和温度状态信息广播至FSK 总线上。记录仪可显示网络的通信状态，可以观察、记录各个车厢的轴温。当某一车厢的某一轴位报警时，记录车厢顺位号、车种车号，报警的轴温、轴位和环温等报警数据。

2 客车轴温报警装置存在的不足

客车轴温报警装置在铁道客车上已经进行了30 余年的应用，期间虽然进行了多次改进，但是由于考虑到与大量既有车辆兼容等问题，未进行全面更新。根据调研，客车轴温报警装置主要存在如下不足：

1）传感器受到电磁干扰或传感器密封性达不到要求导致进水以及接触不良。

2）数字传感器测温范围窄，超测温范围时漏报。数字传感器测温范围为-45℃～125℃，当超过125℃时显示温度不定，易造成乘务人员误判，存在漏报风险。

3）软件缺少过滤算法。在软件设计中，当控制显示器收到来自传感器的数据后，经过简单的取整处理便在液晶屏上将所测温度显示出来。当传感器温度发生跳变超过报警阈值时，就会发生误报警。

4）跟踪报警设置不合理。跟踪报警判断逻辑比较简单，在外温低时易发生误报警。

5）软硬件配置低，维护成本高。任何一次程序升级都要拆下控制显示器，去除模块外壳再更换芯片，维护效率低、步骤繁琐、成本很高。

3 BX1K轴温报警装置技术方案

BX1K 冷藏集装箱平车轴温报警装置主要由轴温传感器、轴温转换器、轴温处理器和轴温主机等部件组成[1]。具体系统框图如图1：

图1 BX1K冷藏集装箱平车轴温监测系统框图

3.1 主要工作原理相对客车轴温报警装置，BX1K冷藏集装箱平车轴温报警装置根据单车无值乘，防脱、防盗要求高等特点，将控制显示器和记录仪除显示功能外集中于轴温处理器，将控制显示器和记录仪显示功能集中于轴温主机，同时增加了轴温转换器，实现同一转向架轴温传感器信号的汇总和引出，使布线简洁，防脱防盗性能更好。其主要原理如下：

在每台转向架上各安装一只轴温转换器，负责汇总本转向架上的四根传感器，并与轴温处理器连接；轴温处理器实时采集8路轴温传感器和1路环温传感器的数据信息，并进行数据优化，作出故障，预警，报警等判断，最后通过FSK总线将处理后的轴温信息上传给轴温主机；轴温主机实时显示整列车轴温信息，根据接收到的数据状态位，作出故障，预警，报警的判断，最后通过液晶屏闪烁显示报警轴位温度，并声光报警。另外，轴温处理器预留485通信端口，便于将数据发送给电子标签系统，最终通过电子标签系统进入THDS。

3.2 主要技术特点

1）轴温传感器探头结构设计采用动车组传感器探头设计标准，探头螺纹可360°自由旋转，出线方向自由，可靠性高，密封性好。

2）增加温度滤除算法。针对超数字传感器测温范围时漏报，温度跳变高于系统报警阈值误报等问题，增加超数字传感器测温范围时最终显示上限或下限温度，显示监测温度时增加与前一温度的对比判断的跳变滤除算法，有效降低漏报和误报。

3）修改跟踪报警判断逻辑。针对客车跟踪报警设置不合理问题，在跟踪报警判断逻辑中引入一个开关值，即当测得的轴温大于跟踪报警判断开关值时，才进行跟踪报警判断，否则不进行跟踪报警判断，有效降低误报。

4）升级软硬件配置，降低维护成本。将原有客车轴报的8位单片机（运行频率为11kHz）升级为32位ARM（运行频率72MHz），处理能力增强4倍以上，处理速度增强约7 000 倍，同时设置USB 转串口驱动，软件升级时可通过USB 接口直接实现程序更新。