哈科所THDS-A设备故障 大纲.docx

THDS-A型红外线轴温探测系统讲座大纲第一部分设备简介及工作原理1 设备简介 红外线轴温探测的意义 铁路运输在国家经济发展中的起着重要的作用，一直以来受到各国的高度重视，尤其是货物运输更是经济建设和发展的大动脉，铁路货车是铁路货物运输的主要装备，车辆的运输安全尤为重要，轴承是货车走行部的重要组成部分，其运转状态直接关系到货车的运行安全，车辆在运行时，承重轴承都会由于摩擦而产生热量，轴承正常运转时，它所产生的热量会使其表面的温度趋于稳定值。当轴承内部出现故障时，会使它的摩擦加剧，温度突升，达到一定程度时，便形成热轴，严重者导致切轴，使运行中的车辆颠覆，给铁路运输带来重大财产损失。因此通过采集车轴红外辐射能量来获得轴承的运转热, 实时监测车辆轴承的温度是避免热切轴产生的主要方法。红外线轴温探测作为保证铁路运输安全的重要检测手段，其轴温数据的实时采集、处理、模数转换是红外线轴温检测系统的核心部分，是后续进行波形处理与判别，故障预报的根本依据。 2 红外线轴温探测的发展现状我国铁路红外线轴温探测设备研制工作始于1958年，采用硫化铅红外线元件进行非接触式探测。1970年研制出我国第一台铁路红外线轴温探测设备（简称一代机），科技水平接近当时世界先进水平。中国铁路自1978年开始推广具备自主知识产权的红外线技术以来，经过30年的发展，已达到世界领先水平。截止到2010年7月，中国在用红外线轴温探测设备有5000余台。目前国内设备已经采用碲镉汞（TeCdHg）探头作为测温敏感器件，具有很高的响应速度，适应车速可以达到360km/h，已经达到世界的领先水平1416。红外线轴温探测技术及应用主要经历了四个阶段：第一阶段以探测滑动轴承为主，采用上探方式，技术方法是采用描笔记录仪，得到的结果是在记录纸带上画出对应于滑动轴承温度的等高线，通过人工测量高度，计算倍化系数完成热轴的预报，探测设备无法进行数据分析、处理和存储；第二阶段以探测滚动轴承为主，兼顾滑动轴承，探测方式改为下探，采用计算机和网络技术，能够对探测数据进行分析和处理，并进行数据存储，实现联网跟踪预报，具有网络布点、热轴跟踪、区间无人探测、人机对话等特点，具有自动探测热轴、自动测速、自动计轴计辆、自动识别客货车辆、自动识别滚动轴承和滑动轴承等功能；第三阶段为适应铁路提速发展，采用光子探测技术，并加装了车号跟踪装置，实现了车号智能跟踪和全路联网；第四阶段以全面利用5T预报信息进行综合预报并采用双探结构、全息采集、模式识别技术，提高热轴预报的准确性，更好地适应铁路提速和重载的需求。 3 THDS-A设备的产生但随着列车提速，以及铁路装备“跨越式发展”的部署和实施，对红外线轴温探测系统提供了新的要求。特别是随着车速的提高，用户对列车运行安全更加重视，铁路运营管理部门对探测站的测量精度、信息采集的广度、热轴预报兑现率、探测站设备维护的方便性、无故障运行时间、故障排除时间等指标提出了更高的要求。针对这些要求，必须开发新一代的热轴探测站设备，达到红外线轴温探测的智能化、网络化、信息化和标准化的要求。随着计算机技术和传感器技术的发展，为发展新一代红外轴温探测系统提供了技术基础。新型探测站根据铁道部指定的标准，命名为THDS-A型红外线轴温探测系统，这里主要讲述其探测站部分的技术。我们成为统型机2 设备组成分为室内部分和室外部分室外部分室外设备包括车轮传感器、探头箱、卡轨器、室外分线箱、除雪装置、环温箱（环境温度传感器），车号天线，过轨高压胶管1 探头箱，系统主要的测温部件，提供2个测温孔，同时使用的2种温度传感器，内探使用光子探头 距轨内侧265mm 外探使用热敏探头 距轨内侧397mm。2 磁钢托架，用来固定探头箱和车轮传感器（磁钢）的。统型机共使用4个磁钢。其中4号磁钢用于备份冗余3 车轮传感器俗称磁钢，用来产生车轮经过时的触发信号，用于开机，计算速度，轴距等信息，这里展示的是哈科所的5型磁钢，现在现场大部分都是用了深川的磁钢。4 室外车号天线主要用来接收每节车辆上的标签信息。利用铜轴和室内连接5 环温箱，可以支持双路信号，使用的温度传感器为为PT100的铂电阻，环温测量范围-50度到60度。室内部分室内设备包括电源防雷箱、通道防雷箱、UPS不间断电源、探测站机柜等。电源防雷箱和通道防雷采用外置壁挂式，UPS可以放置在机柜外。探测站机柜主要有主机箱（工控机）、键盘、显示器、控制箱、车号箱、电源箱、远程管理箱等部分组成。1工控机采用铁道部指定采购产品，研祥工控机。标准的19英寸4U机箱，CPU采用P4 3.0GHz，内存2Gbyte，1G Flash电子盘，硬盘160Gbyte。操作系统使用Windows Embedded XP操作系统，简称XPE，是微软推出的专门面向工控和小型机市场的一个嵌入式操作系统，嵌入式的XP其实就是把XP专业版分为1万多个组件，其中有9000多个组件是驱动程序，其他的就是操作系统的软件。我们只要选择自己所需要的组件就可以了。嵌入式XP也提供硬件平台的分析工具（TAP），以便与大家比较方便的把硬件的驱动程序加入到平台的支持里面。对于一些不在XP那9000多个驱动程序支持列表里面的一些特殊硬件设备或者用户自己的程序，譬如检测的软件，维护的软件等。嵌入式的XP在实时性,响应时间,处理速度上有很大的提高。工控机内包括1块AD采集卡 1块IO控制卡 1块多串口卡2 THDS-A设备使用的电源箱为采用欧式总线、前插板方式的电源箱。可以同时给2套THDS-A车辆安全检测系统控制箱供电。包括如下板卡:制冷电源板（7V） 4块加热电源板（15V） 1块功率电源板（30V） 1块信号电源板（18V） 1块板用电源板（12V） 1块逻辑电源板（5V） 1块3 控制箱是计算机和探测站轨边设备之间的桥梁，能够完成轴温信号、车轮传感器信号、车号信息、其他辅助传感器信号的调整，同时执行主计算机对轨边设备的控制指令。控制箱包括如下板卡。控制板 加热控制板 制冷控制板 2块前放板 其中前放板是很重要的一块板卡，所以系统采用双卡热备方式，当系统出现硬件自检故障后，自动切换到备板运行。2 工作原理 在主机启动后，系统自动运行探测站软件，主程序派生出若干线程分别处理界面显示模块、自检功能模块、数据采集模块及数据处理模块等，各线程间切换都采用消息传递机制，利用消息函数自带的参数进行分类处理。最后形成过车报文发送到红外监测中心。系统过车过车采集模块作为整个系统中的最重要模块，主程序把该模块置为最高优先级处理的线程，该线程中还派生出侦测磁钢信号子线程，AD信号采集子线程和车号信息处理子线程三个线程同时运行。主要实现的功能包括5个部分：1 全列过车轴温波形和磁钢信号波形的采集。2 辅助磁钢板的中断信号处理及轴距，车速数据。3 列车车号信息的采集。4 外围硬件IO控制及环箱温，靶温等温度处理辅助数据采集。5 系统工作时独立的自检信息所需数据的采集。系统初始化后进入检测状态，如果有过车则进行信号采集，当列车通过后组织过车报文如果没有过车则定时进行自检工作。系统自检分为实时状态检测和手动控制检测两部分系统运行过程中，定时刷新各项实时状态，如果当前正在过车，暂停刷新。同时定时检查各项状态是否变化，如果变化在本地保存报文并上传至中心。实时状态检测无须人工参与，由系统自动完成。手动控制检测分为状态单独控制和状态整体控制两大部分。状态单独控制分为7项，开/关总控，开/关保护门，开/关热靶总控，开/关热靶，开/关校零，开/关车号，启动/关闭除雪。用户在点击控制按钮后，主界面将设置对应的控制状态，采集线程根据当前的控制状态做相应的处理。状态整体控制分为5项，前放板自检，探头噪声检测，探头漂移检测，磁钢噪声检测，电源波动检测。1 前放板自检是通过给指定通道固定电压，对前放板本身进行检查。检查前放板有无故障2 探头噪声检测，磁钢噪声检测和电源波动检测过程类似，在用户进行检测时，提取计算出检测结果，显示在列表中，并生成单项自检文件保存在本地。这3项检查主要针对探头，磁钢和电源进行单项检测，检查设备性能是否超标。（参照指标跟红规一样）3 探头漂移检测过程需要5分钟，如果检测过程中探测站正在过车，系统自动停止检测并切换到实时状态页面。在用户进行检测时，每10秒从通道读取一点，取30点后，计算出峰逢值，显示在列表中。监测探头静态漂移是否大于150mv。状态整体控制监测的5个部分完全遵照THDS-A红规半月检要求。提供很完善的人机交互功能，大大简化了检修流程。系统自检报表功能是将上述五项检测逐一自动完成，最后生成固定格式的报表，保存到本地并上传至中心。探测站通讯使用独立的功能模块实现，采用文件共享的存储方式，和探测站主程序完全独立，互不干扰。探测站将上传文件都自动保存至上传文件目录中，通信线程实时监视该目录，如果有更新文件，则将该文件取出上传。通讯应用程序为HTKComm.exe，这也是探测站3个主要程序中的一个。主要负责探测站和监测中心的通讯功能。第二部分 常见故障现象分析与处理总共分为5类故障 对于每类故障都有对应的表述，故障产生原因，故障级别，检测手段与处理方法 1 磁钢类故障 2 环板温及保护门类故障 3 电源及元件类故障 4 探头类故障 5 系统类故障 第一部分共分4组故障信息其中开机磁钢异常故障最高，需要及时处理故障产生原因对于第一，二个故障产生原因：开机磁钢、接口电路故障、磁钢断线、卡具松动、磁钢脱落对于第个故障为磁钢松动、外界电磁信号干扰、车辆底部有金属物悬挂误触发磁钢信号、列车经过磁钢时由于调速产生涌动第4类故障为2#！3#磁钢距和标准270mm+-2mm处于较大 或者 3#4#之间400mm出入较大 造成1 调整磁钢安装尺寸可以解决计轴计辆故障2 检查磁钢出现问题更换磁钢3 检查前放版自检更换前放版4 如果AD卡损害更换AD卡第二部分总共分组故障信息 3类故障都需要及时处理故障产生原因对于第一个故障产生原因：传感器铂电阻故障，铂电阻电流盒故障，前放板故障对于第二，三类故障为电机故障，机械故障，30V电源故障检测环板温故障1 如果发现更换环板温转换盒故障及时更换2 检查前放版自检更换前放版3 如果AD卡损害更换AD卡检测保护门不开关故障1 更换控制板故障是否恢复2 检查工控机内I/O卡是否损坏（换件测试）3 更换功率电源板第三部分故障产生原因第一类故障需要及时处理对于第一故障产生原因：电源箱故障、电源板故障、外界电源波动等对于第二，三个故障产生原因：只有在安装UPS时才会反馈对应的信号 如果提示电网故障那么意味着外电故障如果提示稳压故障那么意味着UPS自身稳压出现问题对于第四，五类故障为探头电源18V噪声大，探头故障，系统接地不良，屏蔽电缆绝缘不好，接插件紧固不好对于5，12，18v电源检测1 电源故障检测出现问题更换板卡2 如果AD卡损害更换AD卡第四部分 共分4组故障信息第一个故障级别为故障故障产生原因对于第一故障产生原因：探头电源20V故障 校零电源5V故障 探头故障对于第个故障可能是低温车通过，上趟过车保护门没有关闭或者探头自身故障对于第3个故障可能是探头电源20V噪声大 探头故障 系统接地不良 屏蔽电缆绝缘不好第4类故障为光子校曲线过车中产生的故障。校曲线过程中的错误检查，检查以下错误。/0x01 = 热靶损伤故障/0x10 = 探头输出异常/0x20 = 热靶输出异常/0x40 = 起始温度异常/0x80 = 热靶加热过快完整曲线检查。在曲线校满70个点或者110度后再次进行检查，检查以下错误。/0x02 = 热靶加热不足/0x08 = 探头输出溢出/0x10 = 探头输出异常/0x80 = 热靶加热过快对于探头校零故障和探头噪声故障的处理采用换件检测 如果AD卡损