动车组轴温检测系统浅谈

徐洋 张照杰 孟庆迪

摘要：轴温监测法操作简单、反应迅速，运用效果良好，已成为保障列车运行安全的重要手段。本文主要以我国某型动车组为基准，讨论了动车组轴温监控系统的基本组成及工作原理，阐述了温度传感器的工作原理及其优缺点，以期对相关从业人员有所帮助，进而保障动车组列车的安全可靠的运行。

关键词：轴温检测系统;轴温传感器;原理

1.引言

近年来，电气技术在我国轨道交通業得以应用和发展，电气化的应用也极大的促进了我国轨道交通事业的发展，轨道交通设备也进入了快速增长阶段。高速动车组技术进入我国的时间不长，很多核心技术还在不断的吸收与发展，但中国高铁早已名扬海外，是我国现代化建设进程中十分重要的里程碑。轴承是连接轮对的核心部件，其工作状态直接影响列车运行安全。轴承运转过程中，缺油、少油、损伤、摩擦、掺杂等因素都会引起轴承温度异常上升，如未及时发现、处理可能导致“燃轴”等严重事故。此外，因运行环境、载重等因素的影响，轴承寿命离散度较大。因此，实时监测轴温变化对于判断轴承运行状况，采取针对性的防护、处理措施，保障列车运行安全，具有重要意义。

2.系统介绍

动车组轴温报警系统主要功能是通过温度传感器采集列车轴箱、齿轮箱以及牵引电机的温度信息，由车上温度检测单元将采集到的温度信息进行处理，并将温度信息及报警信息发送给车辆网络控制系统，车辆网络控制系统将实时轴温数据传输到司机室显示模块，列车司机员能及时了解列车动力系统温度情况，并能及时作出正确的操作指示。轴温检测系统主要包括轴温检测主机、传感器、电缆及连接器、配套PTU软件等。

3.系统工作原理

动车组轴温实时检测系统由温度传感器、温度检测单元组成。温度检测单元通过检测传感器传送来的电阻阻值，经内部程序运算后得到被测设备的温度，通过电流环通信端口把温度值发送到车辆网络控制系统，用于车辆网络控制系统监控屏显示。温度检测单元将内部程序运算后得到的被测设备温度与被测设备预设的温度报警值进行比对，超过报警值时将温度报警状态通过电流环通讯端口输出给车辆网络控制系统，用于温度报警显示。

3.1单片机在温度检测单元中的应用

温度检测单元中由单片机作为核心控制器件，分析温度传感器采集的列车轴箱、齿轮箱以及牵引电机的温度信息，将采集的温度信息处理。相对于普通的微型计算机来说，单片机作为核心控制器件，主要是因为其具有以下的点：成本低而且使用方便，由于体积小能够非常灵活的运用到其他的控制模单元中。由于单片机能够处理简单的数学算法，因此在其硬件构造上相对比较简单生产制造的工艺要求也比较低。单片机结构简单，体积小，方便生产过程中的批量生产，大大缩减了制造成本。容易掌控。单片机使控制流程更加精简，由于在芯片内部构成上采用了很多常用的控制电路模块，在实际运用中，能够调用定时器、位处理器、特殊功能寄存器等功能模块，使控制的控制过程更简单。性能强，可靠性高，能在各种恶劣的环境中工作，能在零下50度到85度温度范围内工作。因为在设计的时候考虑到了在列车车下的信息采集过程，以及列车车厢体的振动，还有各种信息的干扰，因此在系统的设计中使用性能优异的单片机来控制程序。使用范围广，节能省电。单片机的功耗非常小，能够很方便的找到供电条件，即使在列车无电作业的状态下，能够通过接入外接电源给单片机供电，大大方便了使用过程。

单片机系统与传统控制系统相比，单片机系统使设计方案更加简单，设计方法更加灵巧。过去通常采用硬件电路实现的控制电路系统，现在可以通过单片机用软件编程的方法来取代很多功能性的硬件电路系统，简化了电路的硬件设计，使系统的生产成本更低。

4.温度传感器介绍

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量类仪器的核心组成部分，其类型与数量非常多。按测量方式主要可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

由于动车组轴箱与齿轮箱均位于列车车下，车轮与铁轨之间摩擦与震动。传感器在车下使用环境恶劣，对于产品性能的要求非常强，列车上采集分析温度数据精度比较高，轴温传感器通常采用热敏电阻传感器，结构设计为分体式，能够很好的利用热电阻式传感器的优点，同时规避其缺点。

热电阻式传感器优点：在所有常用温度计中，热阻式传感器准确度最高。输出信号强，灵敏度高，适合精确度要求较高的条件。测温范围广，稳定性好。无需参考点。温度值可由测得的电阻值直接求出。输出线性好。只用简单的辅助回路就能得到线性输出，显示仪表可均匀刻度。

热电阻式传感器缺点：采用细金属丝的热电阻元件抗机械冲击与振动性能差。元件结构复杂，制造困难大，尺寸较大，因此，热响应时间长。不适宜测量体积狭小和温度瞬变区域。

5.结束语

随着技术的进步和发展，高铁及动车组列车已经在轨道交通的舞台上大放异彩。我国国家铁路建设不断的发展，高速铁路覆盖率逐年增高，动车组作为高速铁路网的重要组成部分，速度更快，对动车组列车及其零部件的质量要求也更高。为保障我国高速动车组的安全稳定运行、提升列车运营速度、提高列车长期服役性能，有必要对动车组轴温检测系统的结构、工作原理以及其传感器展开系统的研究，从而使我国轨道交通车辆设计制造水平得到大幅度提高。

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