CN102350995B - 一种用于铁路货车的热轴报警方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于铁路货车的热轴报警方法及系统。所述系统包括：轴承类型确定单元，用于确定监测货车的轴承的类型；热轴报警阈值确定单元，用于通过接收单元接收到的轴温探测系统探测并传送的环境温度值和一系列所述轴承的温度值统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定轴承的热轴报警阈值；热轴报警阈值获取单元，用于根据所述轴承的类型查找到存储的与所述轴承对应的热轴报警阈值；和热轴报警单元，用于根据接收单元接收到的轴温探测系统探测并传送的当前环境温度值和当前轴承温度值计算出轴承的温升值，然后与热轴报警阈值进行比较，当轴承的温升值大于热轴报警阈值时，进行报警。采用本发明，可提高热轴报警质量。

Description

一种用于铁路货车的热轴报警方法和系统

技术领域

本发明涉及铁路车辆的热轴报警技术领域，尤其涉及一种用于铁路货车的热轴报警方法和系统。

背景技术

铁路货车燃、切轴事故是我国铁路多发安全事故，是我国铁道车辆安全防范工作的主要内容，目前红外线轴温探测系统可对防范燃切轴事故起到重要作用，但存在的突出问题是兑现率不高，由于红外线轴温探测系统的误报、误甩给铁路运输带来了很大的干扰，尤其是随着铁路运输密度曰益提高，安全和运输效率的矛盾日渐尖锐。

一般情况下，对于不同轴重、不同车型，红外线轴温探测系统的热轴报警模型是统一的，但在不同工况下，轴承的运转热有很大差异，因此统一的热轴报警模型难以适应多种不同的工况。大秦线红外线轴温探测系统的热轴报警模型有所进步，大秦线运行的货车包括21吨、23吨、25吨轴重的轴承，其载重和轴承类型不同，运行中运转热有很大区别，根据车辆运转热规律，大秦线热轴预报根据车型的不同制定了不同的热轴预报标准。以车型为C80车型的大秦线运输货车为例，其包括以下几种预报模型：

C80型货车热轴预报模型1

预报轴承温度≥100℃时，预报激热。

C80型货车热轴预报模型2

预报轴承温度＜100℃时，

温升＞90℃*K，(即81℃-90℃)预报激热；

温升＞75℃*K，(即67.5℃-75℃)预报强热；

同辆比＞2倍，且温升＞65℃*K，(即58.5℃-65℃)预报微热；

当全列温升平均值大于35℃时，K取值为1；

当全列温升平均值在31.5℃-35℃之间时，K取值为0.9-1；

当全列温升平均值小于31.5℃时，K取值为0.9；

其中：K＝全列温升平均值/35℃K取值范围为0.9-1之间

全列温升平均值是整个列车监测轴承温升之和除以监测轴承的数目；轴承温升为轴承温度值与环境温度值的差值；同辆比是指预报轴承温度与同辆剩余三个轴承的温升平均值之比。

C80型货车热轴预报模型3

微热跟踪，相邻同方向红外线探测站同一轴连续预报微热，且温升大于6℃时，视同“强热”处理。

然而，车型为C80的货车可以装用不同的25吨轴重轴承，如353130B、353130X2-2RZ、SKF353130-2RS、TAROL150、TBU150等。基于这种情况，本申请发明人对影响轴承热轴评判的因素如货车空重工况、轴温探测方式(如内探、外探)、轴承类型进行了研究，得到上述各轴承在不同工况下的温升特性，如表1所示。

表1

通过分析表1示出的温升特性，本申请发明人发现：25吨轴重轴承温升存在较大差异，空车与重车工况最大平均温升差5.298℃；外探与内探相比，最大平均温升差4.293℃；轴承类型相比差异更大，353130X2-2RZ与TBU150在重车内探工况平均温升差10.88℃，TAROL150与TBU150在重车外探工况平均温升差14.45℃，在空车外探工况平均温升差13.66℃，这说明即使是同一车型的货车，因其上装用的轴承的类型、货车空重工况、以及轴温探测方式的不同，轴承的温升特性也会不同，并且轴承类型的差异对温升的影响远远高于载荷与探测方式，因此大秦线热轴按车型报警也难以放之四海而皆准，其很容易造成热轴误判，从而对运输造成干扰。因此，实有必要在轴承类型分类的基础上建立铁路货车的热轴预报模型，以降低热轴误报、误判情况的发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铁路货车的热轴报警方法和系统，其能够至少基于铁路货车的轴承类型来建立用于铁路货车的热轴报警模型从而提高热轴报警质量。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于铁路货车的热轴报警方法，其包括如下步骤：

确定监测货车的轴承的类型；

根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值；

接收轴温探测系统探测并传送到的所述监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值；

根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值；

根据所述当前环境温度值和当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值；

将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于等于所述热轴报警阈值时，进行报警。

进一步地，本发明的用于铁路货车的热轴报警方法还可以包括如下步骤：确定所述监测货车以下工作条件之一或组合：(i)所述监测货车的空重工况，(ii)轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式，(iii)所述监测货车的环境温度值所属的环境温度范围；

根据所述轴承的类型查找到存储的与所述轴承对应的热轴报警阈值进一步包括：根据所述轴承的类型以及前述已确定的监测货车的工作条件查找到存储的对应的热轴报警阈值。

相应地，本发明还提供了一种用于铁路货车的热轴报警系统，该系统包括：

轴承类型确定单元，用于确定监测货车的轴承的类型；

接收单元，用于接收轴温探测系统探测并传送的所述监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值；

热轴报警阈值获取单元，用于根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值；

热轴报警单元，用于获取所述接收单元接收的所述当前环境温度值和当前轴承温度值，根据所述当前环境温度值和所述当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值，以及将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

进一步地，所述热轴报警系统还包括：监测货车信息确定单元，用于确定所述监测货车以下工作条件之一或组合：(i)所述监测货车的空重工况，(ii)轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式，(iii)所述监测货车的环境温度值所属的环境温度范围；

所述热轴报警阈值获取单元根据所述轴承的类型查找到存储的与所述轴承对应的热轴报警阈值进一步包括：根据所述轴承的类型以及前述已确定的监测货车的工作条件查找到存储的对应的热轴报警阈值。

本发明针对不同类型的轴承来设置不同的热轴报警阈值，因此能够基于轴承类型来对运行中的铁路货车进行热轴报警，这很好地克服了现有不区分轴承类型的热轴报警模型的缺点，降低了热轴误报、漏报等情况发生，从而提高热轴报警质量。进一步地，本发明实施例的用于铁路货车的热轴报警方法和系统还能够基于铁路货车的轴承类型、空重工况、轴温的探测方式以及环境温度来建立用于铁路货车的热轴报警模型从而更好地提高热轴报警质量。

附图说明

图1是根据本发明一种实施例的用于铁路货车的热轴报警系统的结构示意图。

图2示出了根据本发明实施例的铁路货车的热轴报警的工作过程。

图3是根据本发明另一种实施例的用于铁路货车的热轴报警系统的结构示意图。

图4示出了监测货车在空车工况和内探方式工作条件下、轴承类型为353130B的轴承基于威布尔分布模型统计得到的温升特性。

图5示出了监测货车在空车工况和内探方式工作条件下、轴承类型为353130B的轴承在各种环境温度下的基于威布尔分布模型统计得到的温升特性。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式以及系统结构进行具体说明。

实施例1

图1是根据本发明一种实施例的用于铁路货车的热轴报警系统的结构示意图。如图1所示，热轴报警系统10包括接收单元121、轴承类型确定单元122、热轴报警阈值获取单元124、热轴报警单元127。

接收单元121，用于接收轴温探测系统探测到的并传送的监测货车的环境温度值和轴承温度值。通常而言，接收单元121会接收到各个轴温探测站定期或者不定期地传送的大量环境温度值和轴承温度值，然后这些温度数据值会被热轴报警系统存储在存储单元(未示出)中。可选地，接收单元121也可是在接收到监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值后直接传送给热轴报警单元127以用于热轴报警单元监测运行中的货车的轴承是否过热。

轴承类型确定单元122，用于确定监测货车的轴承的类型。

在一种实施方式中，轴承类型确定单元122可根据监测货车的车号、定位信息通过铁路局货车技术管理信息系统可查询到监测货车的轴承类型。因为现有技术中，轴承类型信息一般存储在货车技术管理信息系统的轮轴子系统中。

轴承类型确定单元121通过获取轴温探测系统中的电子标签系统(AEI)中的信息，可知监测货车的运行方位是A位还是B位，该运行方位信息即是定位信息。所述轴温探测系统包括红外轴温探测站。可选地，接收单元121还用于接收轴温探测系统传送的用于定位的信息后传送给轴承类型确定单元122。

在另一种实施方式中，热轴报警系统10中已存有监测货车的车号与轴承类型的对应信息，轴承类型确定单元122根据监测货车的车号便可确定监货车的轴承类型。

热轴报警阈值获取单元124，用于根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值。

本发明的实施例中，热轴报警阈值可包括激热报警阈值、强热报警阈值和微热报警阈值，这些热轴报警阈值根据轴承类型的不同预先存储在存储单元中。其中，激热报警涉及拦停处理，优选采用绝对标准，根据过往燃、切轴事故的经验，确定为当轴承温度≥120℃时，预报激热。

热轴报警单元127，用于实现以下功能：从存储单元获取接收单元121接收的或者直接获取接收单元121接收的监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值；根据所述当前轴承温度值和所述当前环境温度值计算出轴承的当前温升值；以及将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

在监测运行中的货车的轴承是否过热时，热轴报警单元会取被监测的货车的当前环境温度值和当前轴承温度值。

在可选实施方式中，热轴报警系统10还包括热轴报警阈值确定单元125，可通过热轴报警阈值确定单元125来确定部分类型或全部类型的热轴报警阈值。

根据前面的描述，接收单元121会接收到各个轴温探测站定期或者不定期地传送的各种类型货车的大量环境温度值和轴承温度值，然后这些温度数据值被存储在存储单元。热轴报警阈值确定单元125在轴承类型确定单元121确定出监测货车的轴承的类型之后，从存储单元获取或直接获取接收单元121接收到的轴温探测系统探测并传送的该监测货车的环境温度值和一系列所述轴承的温度值，并将每一轴承温度值与环境温度值相减得到与温度值数量相同的一系列差值(即为轴承的温升值)，然后对这些轴承的温升值进行统计，从而得到所述轴承的温升特性。

例如，按照轴承类型对轴承的温升基于威布尔分布模型进行分类统计，将会得到威布尔分布的形状参数、尺度参数和位置参数，即得到了该轴承的温升特性。

威布尔分布是可靠性中广泛使用的连续型分布，它是1939年由威布尔首先引进的，它的导出基于最弱环原理。三参数威布尔分布通过形状参数、尺度参数和位置参数的变化可很好地描述各种不同的故障状态，被称为“万能分布”，其它许多分布都可用它替代或是近似的，如：指数分布、正态分布。

对于本发明实施例的威布尔分布模型，概率分布函数为

$F(t,m,\mathrm{\η},\mathrm{\γ})=1-e^{-{\left(\frac{t-\mathrm{\γ}}{\mathrm{\η}}\right)}^m}---\left(3.1\right)$

概率密度函数为

$f(t,m,\mathrm{\η},\mathrm{\γ})=\frac{m}{\mathrm{\η}}{\left(\frac{t-\mathrm{\γ}}{\mathrm{\η}}\right)}^{m-1}{e}^{-{\left(\frac{t-\mathrm{\γ}}{\mathrm{\η}}\right)}^m}---\left(3.2\right)$

其中m为形状参数、η为尺度参数、γ为位置参数，t为监测货车的轴承的温升值，其是非负随机变量，服从三参数威布尔分布F(t，m，η，γ)。

在确定出监测货车的轴承类型的基础上，可根据轴温探测系统探测出的环境温度值、轴承温度值得到轴承的温升值，从而根据所述轴承的一系列温升值依据威布尔分布模型得到所述轴承的温升特性。即通过式3.1和式3.2的概率分布函数和概率密度函数中的形状参数、尺度参数、位置参数来描述所述轴承的温升特性。

在获得了轴承的温升特性后，热轴报警阈值确定单元125会根据预设的报警概率基于威布尔分布模型以及前述统计得到的轴承的温升特性来确定热轴报警阈值。

当然，在本发明实施例中，也可以采用其他用于分类统计的方式来获得轴承的温升特性，并根据预设的报警概率和该统计得到的轴承的温升特性确定热轴报警阈值。例如，对数指数分布、F分布等。

可以理解的是，热轴报警阈值确定单元125可以根据具有同一类型轴承的各种类型的运行货车来统计该类型轴承的温升特性以便得到该类型轴承的热轴报警阈值。

预设的报警概率可以是用户根据既有的报警概率来设定或根据其他情形来设定。既有的报警概率是指实际使用中各铁路局的概率，这样各铁路局在应用本发明提供的热轴报警方法或系统时可根据其管辖的铁路段的既有报警概率来确定该铁路段适用的激热、强热和微热报警阈值。

例如，预先设定百万分之一的累积概率作为强热报警概率，那么热轴报警阈值确定单元125可以通过基于轴承温升的威布尔分布模型(式3.1或式3.2)计算出对应的轴承温升值，并将其作为该轴承的强热报警阈值。类似地，热轴报警阈值确定单元125以前述方式得到微热报警阈值。

确定出与轴承类型对应的热轴报警阈值后，将各种类型的热轴报警阈值存储在存储单元，以便在监测货车运行过程中将探测到的该货车的轴承温度或温升与热轴报警阈值进行比较。

图2示出了根据本发明实施例的铁路货车的热轴报警的工作过程。如图2所示，包括：

S101，红外轴温探测站将监测货车的车号以及所述监测货车的定位信息发送给热轴报警系统；

S102，热轴报警系统根据监测货车的车号以及所述监测货车的定位信息与货车技术管理信息系统交互，从而确定监测货车的轴承类型；

S103，红外轴温探测站将探测到的监测货车的环境温度值以及一系列监测货车的轴承的温度值传送给热轴报警系统；

S104，热轴报警系统根据接收到的所述环境温度值和一系列轴承的温度值相应地得到一系列的所述轴承的温升值，对这些轴承的温升值基于威布尔分布模型进行统计得到所述轴承的温升特性；

S105，热轴报警系统根据既有的报警概率或用户制定的报警概率基于威布尔分布模型以及前述统计得到的轴承温升特性确定热轴报警阈值；

S106，热轴报警系统接收红外轴温探测站探测到的监测货车的当前环境温度值以及当前轴承温度值；

S107，热轴报警系统根据当前环境温度值以及当前轴承温度值得到所述轴承的当前温升值，将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

实施例2

图3是根据本发明另一种实施例的用于铁路货车的热轴报警系统的结构示意图。如图3所示，热轴报警系统20包括接收单元221、轴承类型确定单元222、监测货车信息确定单元223、热轴报警阈值获取单元224和热轴报警单元227。

轴承类型确定单元222，用于确定监测货车的轴承的类型。轴承类型确定单元221与图1中的轴承类型确定单元121类似，请参见轴承类型确定单元121的进一步描述。

接收单元221，用于接收轴温探测系统探测并传送的环境温度值和轴承温度值。进一步地，轴承探测系统将探测到的温度数据采用数据报文的方式传送给热轴报警系统。

监测货车信息确定单元223，用于确定所述监测货车以下工作条件之一或组合：(i)所述监测货车的空重工况；(ii)轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式；(iii)所述环境温度值所属的环境温度范围。

在本发明实施例中，监测货车信息确定单元223根据监测货车的车号、监测时间通过铁路确报信息系统查询货票信息，以确定货车是否装载，即货车的空重工况。例如，货车装载时为重车，货车未装载时为空车。监测货车信息确定单元223通过轴温探测系统传送的温度数据的数据格式字段信息确定轴温探测系统对轴承温度采用的探测方式，例如是内探还是外探。具体地，用于传送温度数据的数据报文的数据格式中包括外探数据信息字段和内探数据信息字段，因此当轴温探测系统传送的轴承温度数据信息对应在外探字段时，表示该轴承温度数据通过外探方式得到，当轴承温度数据信息对应在内探字段时，表示该轴承温度数据通过内探方式得到。

作为一种实施方式，热轴报警阈值获取单元224，用于根据轴承的类型以及前述已确定的监测货车的工作条件查找到对应的热轴报警阈值。

例如，当仅确定出工作条件(i)时，热轴报警阈值获取单元224，用于根据所述轴承的类型以及监测货车的空重工况从存储的热轴报警阈值中查找到对应的热轴报警阈值；当仅确定出工作条件(ii)时，热轴报警阈值获取单元224用于根据所述轴承的类型以及轴承温度的探测方式从存储的热轴报警阈值中查找到对应的热轴报警阈值；或者，当确定出工作条件(i)和(ii)时，根据所述轴承的类型、监测货车的空重工况以及轴承温度的探测方式从存储的热轴报警阈值中查找到对应的热轴报警阈值；或者，当确定出工作条件(i)和(iii)时，根据所述轴承的类型、监测货车的空重车况以及当前环境温度所属的环境温度范围从存储的热轴报警阈值中查找到对应的热轴报警阈值。

在一种实施方式中，热轴报警系统20还包括热轴报警阈值确定单元225，与轴承类型、前述已确定的工作条件对应的热轴报警阈值由热轴报警阈值确定单元225预先确定并存储在存储单元。

根据本发明的优选实施例，接收单元221会接收所述轴温探测系统探测到的并传送的监测货车的各种环境温度值以及与每一环境温度值对应的一系列所述轴承的温度值。监测货车信息确定单元223获取监测货车的环境温度值确定出该环境温度值所属的环境温度范围、监测货车信息确定单元223根据设定还可以确定出监测货车的其他工作条件。

在监测货车信息确定单元223确定出监测货车的工作条件的情形下，热轴报警阈值确定单元225，用于从存储单元获取或直接获取接收单元221接收的所述轴温探测系统探测到的监测货车的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；根据所述监测货车的环境温度值和一系列监测货车的轴承的温度值相应地得到一系列监测货车的轴承的温升值，对这一系列轴承的温升值进行统计得到轴承的温升特性以便根据预设的报警概率以及统计得到所述轴承的温升特性确定热轴报警阈值。当然，该轴承的温升特性应该认为是基于监测货车信息确定单元224已确定的工作条件下的温升特性；该热轴报警阈值应该认为是轴承基于监测货车信息确定单元224已确定的工作条件下的热轴报警阈值。所述热轴报警阈值中至少包括与前述已确定出的工作条件相同的工作条件下的热轴报警阈值。

热轴报警单元227，用于获取接收单元221接收到的监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值，根据所述当前环境温度值和所述当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值，以及

将所述轴承的当前温升值与热轴报警阈值获取单元224获取的热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

可选地，在一优选实施方式中，所述热轴报警阈值包括激热报警阈值、强热报警阈值和微热报警阈值。激热报警阈值优选为120℃。热轴报警单元先将接收到的监测货车的当前轴承温度值与120℃进行比较，如果大于等于激热报警阈值时，进行激热报警；如果小于激热报警阈值，将当前轴承温度值与当前环境温度值相减计算出轴承的当前温升值，然后用该温升值与强热报警阈值进行比较，如果大于等于强热报警阈值则进行强热报警，如果小于强热报警阈值，进一步地与微热报警阈值进行比较以判断是否微热，为微热时进行微热报警。

例子1

下面举例说明如何确定与轴承类型、监测货车的空重车况和轴温探测方式对应的热轴报警阈值。

在确定出监测货车的轴承类型、该轴承的温升探测方式以及监测货车空重车况的基础上，将轴温探测系统探测出的一系列轴承温度值与环境温度值相减得到一系列轴承的温升值，然后将所述轴承的一系列温升值用到威布尔分布模型中从而可得到所述轴承的温升特性。即通过式3.1和式3.2的概率分布函数和概率密度函数中的形状参数、尺度参数、位置参数来描述所述轴承的温升特性。

参考表2，对于装有不同的25吨轴重轴承的C80型货车，表2示例性地给出了类型为353130B、353130X2-2RZ、SKF353130-2RS、TAROL150和TBU150的轴承在不同工况、探测方式下依据各轴承自身的一系列温升值以及三参数威布尔分布获得的用于描述温升特性的形状参数信息、尺度参数信息、位置参数信息。图4给出了与表2对应的CDF(Cumulative Probability DistributionFunction，累积概率函数曲线)和PDF(Probability Density Function，概率密度函数)曲线。需要说明的是，表2及图4仅是用于举例说明，实际应用中，仍需要根据轴温探测系统探测到的轴承的一系列温升值去统计该轴承的温升特性。

表2

进一步地，热轴报警阈值确定单元225根据既有的报警概率或用户制定的报警概率基于威布尔分布和前述统计得到的轴承温升特性确定热轴报警阈值。

例如，既有红外线报警模型2010年大秦线重载货车激热报警2次，强热报警6次，微热报警8557次，而红外监测到的重载货车约为201310553辆次，那么强热以上报警概率为(2+6)/(201310553*轴承个数8)＝4.96745E-9，微热以上报警概率为(2+6+8557)/(201310553*轴承个数8)＝5.31828E-6。由于已得到各轴承的温升特性，因此根据该既有的强热报警概率以及微热报警概率基于威布尔分布的轴承温升特性可以计算出353130B、353130X2-2RZ、SKF353130-2RS、TAROL150、TBU150在空车、重车车况以及内探、外探的轴温探测方式下对应的轴承温升值，也即各种轴承的强热、微热报警阈值。表3给出了根据表2示出的基于威布尔分布的各种轴承的温升特性计算出的各种轴承的强热、微热报警阈值。

表3

例子2

下面举例说明如何确定与轴承类型、环境温度范围、监测货车的空重车况和轴温探测方式对应的热轴报警阈值。

确定出监测货车的轴承类型后，确定出监测货车的轴承的温升探测方式以及监测货车空重车况，并根据轴温探测系统探测到的环境温度值确定出其所属的环境温度范围。预先设定好环境温度范围，本例子中设定5℃为一个范围段。例如，当20℃≤环境温度值＜25℃时，认为属于[20℃，25℃)范围段。因此，根据前面的教导，可对轴温探测系统探测出的一系列轴承温度值与环境温度值进行统计得到轴承的温升特性，该温升特性应该认为是轴承基于前述已确定的温升探测方式、空重车况以及[20℃，25℃)范围段内的温升特性。

参考表5，对于装有不同的25吨轴重轴承的C80型货车，表5示例性地给出了类型为353130B的轴承在不同工况、探测方式、环境温度条件下依据各轴承自身的一系列温升值以及三参数威布尔分布获得的用于描述温升特性的形状参数信息、尺度参数信息、位置参数信息。图5示出了监测货车在空车工况和内探方式工作条件下、轴承类型为353130B的轴承在各种环境温度下的基于威布尔分布模型统计得到的温升特性，其为不同环境温度条件下与表5对应的CDF累积概率函数曲线和PDF概率密度函数曲线。需要说明的是，表5及图5仅是用于举例说明，实际应用中，仍需要根据轴温探测系统探测到的轴承的一系列温升值去统计该轴承的温升特性。

表5

然后，热轴报警阈值确定单元225根据既有的报警概率或用户制定的报警概率基于威布尔分布和前述统计得到的轴承温升特性确定热轴报警阈值。

例如，既有红外线报警模型2010年大秦线重载货车激热报警2次，强热报警6次，微热报警8557次，而红外监测到的重载货车约为201310553辆次，那么强热以上报警概率为(2+6)/(201310553*轴承个数8)＝4.96745E-9，微热以上报警概率为(2+6+8557)/(201310553*轴承个数8)＝5.31828E-6。由于已得到各轴承的温升特性，因此根据该既有的强热报警概率以及微热报警概率基于威布尔分布的轴承温升特性可以计算出353130B在空车、重车车况以及内探、外探的轴温探测方式、不同环境温度条件下对应的轴承温升值，也即各种轴承的强热、微热报警阈值。表5第8列、第9列给出了根据表5示出的基于威布尔分布的各种轴承的温升特性计算出的轴承的强热、微热报警阈值。这样，热轴报警系统20的热轴报警单元227可根据热轴报警阈值来确定轴承当前是否过热。

进一步地，在本发明实施例中，热轴报警单元227可采用双探规则进行报警，即：轴温探测系统中设在轴承某一位置的探头包括内探和外探两种，以内探方式为主，外探热轴报警降一级处理，然后取内探和外探最高报警级别作为热轴报警等级。例如，货车空车工况下，将以外探方式测得的轴承的当前温升值与外探微热报警阈值进行比较，而将以内探方式测得的轴承的当前温升值与内探强热报警阈值进行比较，如果比较得出以外探方式测得的轴承的当前温升值大于外探微热报警阈值，并且得出以内探方式测得的轴承的当前温升值大于内探强热报警阈值，则热轴报警单元227报警当前轴承处于强热状态；如果比较得出以外探方式测得的轴承的当前温升值大于外探微热报警阈值，而以内探方式测得的轴承的当前温升值小于内探强微热报警阈值，则热轴报警单元227报警当前轴承处于微热状态。

实施例3

根据本发明的一实施例，还提供了一种用于铁路货车的热轴报警方法，该方法包括：

11、确定监测货车的轴承的类型；

12、接收轴温探测系统探测到的并传送的所述监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值；

13、根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值；

14根据所述当前环境温度值和当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值；

15、将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

其中，上述步骤的实施顺序并不是唯一，在不脱离本发明目的前提下可根据需要调整步骤的实施顺序。

进一步地，根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值的步骤之前，所述方法还可以包括确定热轴报警阈值并存储该热轴报警阈值，其中，确定热轴报警阈值包括：

接收所述轴温探测系统探测到的并传送的监测货车的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

根据所述环境温度值和一系列轴承的温度值相应地得到一系列轴承的温升值；

对前述的一系列轴承的温升值统计得到所述轴承基于所述探测方式的温升特性以便根据预设的报警概率所述轴承的温升特性确定所述轴承基于所述探测方式的热轴报警阈值。

实施例4

根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于铁路货车的热轴报警方法，该方法包括：

21、确定监测货车的轴承的类型；

22、确定所述监测货车的空重工况和/或轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式；

23、根据所述轴承的类型，以及根据所述空重工况和/或所述探测方式查找到存储的对应的热轴报警阈值；

24、接收所述轴温探测系统探测到的当前环境温度值和当前轴承温度值；

25、根据所述当前环境温度值和所述当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值；

26、将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

其中，上述步骤的实施顺序并不是唯一，在不脱离本发明目的前提下可根据需要调整步骤的实施顺序。

进一步地，在根据所述轴承的类型，以及根据所述空重工况和/或所述探测方式查找到存储的对应的热轴报警阈值的步骤之前，所述方法还可以包括确定与监测货车的轴承的类型、监测货车空重工况和/或轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式对应的热轴报警阈值，并存储该热轴报警阈值。

例如，当确定出轴承的类型、探测方式后，确定对应的热轴报警阈值的步骤包括：

接收所述轴温探测系统探测到的并传送的监测货车的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

根据所述环境温度值和一系列轴承的温度值相应地得到一系列轴承的温升值，对前述的一系列轴承的温升值统计得到所述轴承基于所述探测方式的温升特性以便根据预设的报警概率所述轴承的温升特性确定所述轴承基于所述探测方式的热轴报警阈值。

又例如，当确定出轴承的类型、空重工况和探测方式后，确定对应的热轴报警阈值的步骤包括：

接收所述轴温探测系统探测到的一系列环境温度值和所述轴承的温度值；

根据所述一系列环境温度值和轴承温度值相应地计算出一系列所述轴承的温升值；

对前述一系列所述轴承的温升值进行统计，得到所述轴承基于所述空重工况和所述探测方式的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承基于所述空重工况和所述探测方式的热轴报警阈值。

实施例5

根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于铁路货车的热轴报警方法，该方法包括：

31、确定监测货车的轴承的类型；

32、接收所述轴温探测系统探测到的并传送的监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值；

33、确定所述监测货车的以下工作条件之一或组合：(i)监测货车的空重工况，(ii)轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式，(iii)根据所述监测货车的当前环境温度值确定其所属的环境温度范围；

34、根据所述轴承的类型和前述已确定的监测货车的工作条件查找到存储的对应的热轴报警阈值；

35、根据所述当前环境温度值和所述当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值；

36、将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

需要说明的是，上述步骤的实施顺序并不是唯一，在不脱离本发明目的前提下可根据需要调整步骤的实施顺序。

例如，当确定出所述轴承的类型为353130B，当前环境温度值为29℃、监测货车的车况为空车、轴温探测系统探测轴温的方式为内探时，认为环境温度值为29℃是属于[25℃，30℃)温度范围段的，然后从存储的热轴报警阈值中查找类型为353130B的轴承基于空车车况和内探方式下，温度范围段为[25℃，30℃)的热轴报警阈值。

进一步地，本发明实施例的方法还包括确定与轴承类型和所述监测货车在以下工作条件之一或任意组合对应的热轴报警阈值：所述监测货车的空重车况、轴温探测方式以及环境温度范围，并存储确定的热轴报警阈值。

例如，作为一种可选实施方式，本发明实施例的方法包括：

在确定出监测货车的轴承的类型之后，接收所述轴温探测系统探测到的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

根据所述环境温度值确定所属的环境温度范围；

确定监测货车的空重车况和轴温探测方式；

根据所述一系列轴承温度值和环境温度值相应地计算出一系列所述轴承的温升值；

对前述一系列所述轴承的温升值进行统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值。该热轴报警阈值是轴承基于空重车况、轴温探测方式和环境温度范围的热轴报警阈值。这样，当监测运行中的货车的轴承是否过热时，确定监测货车的空重车况、轴温探测方式以及当前环境温度值所属的环境温度范围，从而根据轴承类型和确定出的工作条件查找到对应的存储的热轴报警阈值。

优选地，在前述方法的各实施方式中，根据一系列所述轴承的温升值统计得到所述轴承的温升特性可以是基于威布尔分布模型对轴承的一系列温升值进行分类统计，从而得到该轴承的温升特性；根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值可以是根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性通过所述威布尔分布模型得到热轴报警阈值。

本发明实施例中，热轴报警阈值可包括激热报警阈值、强热报警阈值和微热报警阈值，这些热轴报警阈值根据轴承类型的不同预先存储在存储单元中。其中，激热报警涉及拦停处理，优选采用绝对标准，根据过往燃、切轴事故的经验，确定为轴承温度≥120℃时，预报激热。

本发明实施例中，可以利用一个或多个红外轴温探测站探测到的各监测货车的轴承温升值、工作条件来统计相同轴承类型和相同工作条件下的监测货车的轴承的温升特性，并得到相同轴承类型和相同工作条件下的热轴报警阈值，而不问监测货车的类型。然后，存储这些统计得到的各轴承在具体工作条件下的热轴报警阈值，以用于在监测运行中的货车的轴承是否过热时选择与轴承类型、确定的工作条件对应的热轴报警阈值。

进一步地，在前述方法的各实施方式中，确定监测货车的轴承的类型的步骤可以为：根据监测货车的车号以及所述监测货车的定位信息通过货车技术管理信息系统确定监测货车的轴承的类型。

确定所述监测货车的空重工况的步骤可以为：根据监测货车的车号以及监测时间通过铁路确报信息系统查询货票信息，从而确定所述监测货车为空车还是重车。

确定轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式可以为：通过轴温探测系统传送的温度数据的数据格式字段信息确定所述轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式。

关于本发明的基于铁路货车轴承的热轴报警方法实施例的各步骤的具体实现可参见本申请中关于热轴报警系统部分的描述，在此不再赘述。

由于现有技术中的热轴报警模型无论什么轴承类型，热轴报警模型都是一样的，但事实上轴承的温升特性差别甚大，统一的报警模型难以放之四海而皆准。对于某些轴承来说，统一的报警模型过严，容易造成热轴报警误报，对另一些轴承来说，统一的报警模型有些过松，容易造成热轴报警漏报。本发明基于轴承分类来建立热轴报警模型，能很好地克服了既有热轴报警的缺点，进一步地，本发明在轴承分类的基础上来分析不同轴承的温升特性，并将该温升特性用于热轴报警阈值的确定，进一步降低了热轴误报、漏报等情况，从而提高了热轴报警质量。

最后，本发明的保护范围并不局限于上述具体实施方式中所公开的具体实施例，而是只要满足本发明权利要求中技术特征的组合就落入了本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于铁路货车的热轴报警方法，包括：

确定监测货车的轴承的类型；

确定与轴承类型对应的热轴报警阈值并存储；

接收轴温探测系统探测并传送的所述监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值；

根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值；

根据所述当前环境温度值和当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值；

将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于等于所述热轴报警阈值时，进行报警；

其中，所述确定与轴承类型对应的热轴报警阈值包括：

在确定出所述监测货车的轴承的类型之后，接收所述轴温探测系统探测并传送的所述监测货车的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

根据所述环境温度值和一系列所述轴承的温度值相应地计算出一系列所述轴承的温升值，对前述一系列所述轴承的温升值统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值。

2.根据权利要求1所述的热轴报警方法，其特征在于，该方法还包括：

确定所述监测货车以下工作条件之一或组合：(i)所述监测货车的空重工况，(ii)轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式，(iii)所述监测货车的环境温度值所属的环境温度范围；

根据所述轴承的类型查找到存储的与所述轴承对应的热轴报警阈值进一步包括：根据所述轴承的类型以及前述已确定的监测货车的工作条件查找到存储的对应的热轴报警阈值。

3.根据权利要求2所述的热轴报警方法，其特征在于，所述方法还包括确定与轴承类型和所述已确定的监测货车的工作条件对应的热轴报警阈值并存储，其中，确定该热轴报警阈值包括：

在确定出所述监测货车的轴承的类型之后，接收所述轴温探测系统探测并传送的所述监测货车的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

根据所述环境温度值和一系列所述轴承的温度值相应地计算出一系列所述轴承的温升值，对前述一系列所述轴承的温升值统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值，所述热轴报警阈值至少包括所述轴承在与前述已确定的监测货车工作条件相同的工作条件下的热轴报警阈值。

4.根据权利要求1所述的热轴报警方法，其特征在于，对前述一系列所述轴承的温升值统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值包括：

对前述一系列所述轴承的温升值基于威布尔分布模型进行统计，从而得到所述轴承的温升特性；

根据预设的报警概率以及所述轴承的温升特性通过所述威布尔分布模型确定所述轴承的热轴报警阈值。

5.根据权利要求1至5任一项所述的热轴报警方法，其特征在于：

所述热轴报警阈值包括激热报警阈值、强热报警阈值和微热报警阈值，其中，所述激热报警阈值为120℃；

所述方法还包括将所述轴承的当前轴承温度值与所述激热报警阈值进行比较，当所述当前轴承温度值大于等于所述激热报警阈值时，进行激热报警；

当所述当前轴承温度值小于所述激热报警阈值时，继续进行计算所述轴承的当前温升值并将当前温升值与强热报警阈值或微热报警阈值比较以便进行强热或微热报警。

6.根据权利要求1所述的热轴报警方法，其特征在于，确定监测货车的轴承的类型进一步包括：

根据监测货车的车号以及所述监测货车的定位信息通过货车技术管理信息系统确定监测货车的轴承的类型。

7.根据权利要求2所述的热轴报警方法，其特征在于：

确定所述监测货车的空重工况包括：根据监测货车的车号以及监测时间通过铁路确报信息系统查询货票信息，从而确定所述监测货车为空车还是重车；

确定轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式包括：通过轴温探测系统传送的温度数据的数据格式字段信息确定所述轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式；

确定所述监测货车的环境温度值所属的环境温度范围包括：根据所述轴温探测系统探测到的当前环境温度值确定其所属的环境温度范围。

8.一种用于铁路货车的热轴报警系统，包括：

轴承类型确定单元，用于确定监测货车的轴承的类型；

接收单元，用于接收轴温探测系统探测并传送的所述监测货车的当前环境温度值和当前轴承温度值，以及一系列环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

热轴报警阈值确定单元，用于实现以下功能：

在确定所述监测货车的轴承的类型之后，获取所述轴温探测系统探测并传送的所述监测货车的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

根据所述环境温度值和一系列轴承的温度值相应地计算出一系列所述轴承的温升值，对前述一系列所述轴承的温升值统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率以及所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值。

热轴报警阈值获取单元，用于根据所述轴承的类型查找到存储的与该轴承对应的热轴报警阈值；

热轴报警单元，用于获取所述接收单元接收的所述当前环境温度值和当前轴承温度值，根据所述当前环境温度值和所述当前轴承温度值计算出所述轴承的当前温升值，以及

将所述轴承的当前温升值与所述热轴报警阈值进行比较，当所述轴承的当前温升值大于所述热轴报警阈值时，进行报警。

9.根据权利要求8所述的热轴报警系统，其特征在于，所述热轴报警系统还包括：

监测货车信息确定单元，用于确定所述监测货车以下工作条件之一或组合：(i)所述监测货车的空重工况，(ii)轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式，(iii)所述监测货车的环境温度值所属的环境温度范围；

所述热轴报警阈值获取单元根据所述轴承的类型查找到存储的与所述轴承对应的热轴报警阈值进一步包括：根据所述轴承的类型以及前述已确定的监测货车的工作条件查找到对应的热轴报警阈值。

10.根据权利要求9所述的热轴报警系统，其特征在于，所述热轴报警阈值确定单元，还包括用于在所述热轴报警阈值获取单元工作之前，确定与轴承类型和所述已确定的监测货车的工作条件对应的热轴报警阈值并存储，其中，确定该热轴报警阈值包括：

在确定出所述监测货车的轴承的类型之后，获取所述轴温探测系统探测并传送的环境温度值和一系列所述轴承的温度值；

根据所述环境温度值和一系列所述轴承的温度值相应地计算出一系列所述轴承的温升值，对前述一系列所述轴承的温升值统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值，所述热轴报警阈值至少包括与前述已确定的监测货车工作条件相同的工作条件下的热轴报警阈值。

11.根据权利要求8或10所述的热轴报警系统，其特征在于，所述热轴报警阈值确定单元对前述一系列所述轴承的温升值统计得到所述轴承的温升特性以便根据预设的报警概率和所述轴承的温升特性确定所述轴承的热轴报警阈值具体为：

对前述一系列所述轴承的温升值基于威布尔分布模型进行统计，从而得到所述轴承的温升特性，

根据预设的报警概率以及所述轴承的温升特性通过所述威布尔分布模型确定所述轴承的热轴报警阈值。

12.根据权利要求9所述的热轴报警系统，其特征在于：

所述监测货车信息确定单元确定所述监测货车的空重工况包括：根据监测货车的车号以及监测时间通过铁路确报信息系统查询货票信息，从而确定所述监测货车为空车还是重车；

所述监测货车信息确定单元确定轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式包括：通过轴温探测系统传送的温度数据的数据格式字段信息确定所述轴温探测系统探测所述监测货车的轴承温度采用的探测方式；

所述监测货车信息确定所述监测货车的环境温度值所属的环境温度范围包括：根据所述轴温探测系统探测到的当前环境温度值确定其所属的环境温度范围。

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