CN105067150A - 一种动车轴箱温度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车轴箱温度检测系统，包括顺次相连的温度检测单元、温度采集单元以及控制单元，温度检测单元检测动车轴箱的温度并发送至温度采集单元，经温度采集单元后发送给控制单元，控制单元判断其变化速率是否超过预设标准变化速率，如是，控制单元判断温度检测单元异常并进行不停车处理。本发明还公开了一种检测方法，温度检测单元检测动车轴箱的温度后，将温度信号转化成数字信号；判断数字信号的变化速率是否超过预设标准变化速率；如是，则判断温度检测单元异常，动车不停车对异常的温度检测单元进行处理。本发明的系统及方法均具有能够判断温度检测单元异常、以避免误报警而停车对车辆运营的影响等优点。

Description

一种动车轴箱温度检测系统及方法

技术领域

本发明主要涉及动车技术领域，特指一种动车轴箱温度检测系统及方法。

背景技术

轴箱是动车组的关键部件，轴箱出现故障会影响车辆的正常运行。通常利用检测轴箱的温度来诊断轴箱是否工作正常。目前动车组的轴箱温度检测系统依据轴箱的温度信息来判断轴箱是否正常。在轴箱温度检测系统里，通常利用Pt100电阻作为传感器，Pt100阻值随温度变化，通过测量Pt100阻值就可以获取轴箱的温度。如果Pt100阻值的测量出现偏差，就会影响测量的准确性。在动车组上由于车辆运行产生的振动对连接器的接触电阻和连接的可靠性都会产生影响，电阻值异常会引起轴温检测系统的误报警，因此需要准确有效的判断出传感器异常并做出相应的处理。现有方法中对传感器异常判断是基于静态状况的判断，也就是说如果传感器采集到温度超过限定范围就认为故障，此种方法相当于对传感器做一个预先的检查，如果传感器的温度变化不符合要求就认为是传感器故障，这种方式在车辆上不适用，因为传感器故障较多，而且安装的位置不适合比较测量；另外是通过冗余来判断故障，首先对传感器进行分组，其中如果每组传感器中有传感器变化值超过限定值，就判断为故障，此方式只适合有冗余的情况，在车辆上因为安装位置的限定，不能安装冗余的传感器，而且每个传感器检测的部位都是不一样的。另外由于动车上的设备经常处于运动中，运动产生的振动对连接器的接触电阻及接触的可靠程度都会有影响，对RTD电阻测温效果有很大影响，经常会因为连接电路的电阻特性的和温度对传感器的电阻改变混杂在一起而引起误报警，而且这些偶发故障不一定固定存在的，因此预先检查或比较检查的方法不适用，同时测量到的最终阻值也不一定超过限定范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、能判断温度检测单元异常、避免误报警而停车的动车轴箱温度检测系统，并相应提供一种操作简便的动车轴箱温度检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种动车轴箱温度检测系统，包括顺次相连的温度检测单元、温度采集单元以及控制单元，所述温度检测单元检测动车轴箱的温度并将温度信号发送至温度采集单元，所述温度采集单元将温度信号转换成数字信号后发送给控制单元，所述控制单元判断数字信号的变化速率是否超过预设标准变化速率，当所述数字信号的变化速率超过预设标准变化速率时，所述控制单元判断所述温度检测单元异常并进行不停车处理。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述温度采集单元将温度信号转换成数字信号后，所述温度采集单元判断数字信号是否超过预设测量阈值，当所述数字信号超过预设测量阈值时，所述温度采集单元发送温度检测单元异常信号至控制单元。

所述温度采集单元将温度信号转换成数字信号后，所述控制单元判断数字信号是否超过预设测量阈值，当所述数字信号超过预设测量阈值时，所述控制单元判断温度检测单元异常。

还包括报警单元，所述报警单元与所述控制单元相连。

所述温度检测单元为PT100温度传感器。

所述温度采集单元包括依次相连的采集电路、运放隔离电路、多路选择开关电路以及AD转换电路。

本发明还公开了一种动车轴箱温度检测方法，包括以下步骤：

S1、温度检测单元检测动车轴箱的温度后，将温度信号转化成数字信号；

S2、判断数字信号的变化速率是否超过预设标准变化速率；如是，则判断温度检测单元异常，动车不停车对异常的温度检测单元进行处理。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S1之后且步骤S1之前，先判断数字信号是否超过预设测量阈值，当所述数字信号超过预设测量阈值时，判断温度检测单元异常。

在步骤S2中，对异常的温度检测单元进行锁定直至人工解除。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的动车轴箱温度检测系统，通过对动车轴箱的温度进行相应分析，以判断对应的轴箱温度检测单元是否存在异常，在判断温度检测单元异常时，可以允许动车不停车，待回至检修站后再进行维修处理，从而可以避免由于温度检测单元异常引起的温度异常对动车的影响，减少误报警。另外，在进行温度检测时，同时会对温度信号对应的数字信号与预设测量阈值进行对比，即测出的温度信号超过温度检测单元所能检测的范围，即可判断温度检测单元存在异常，进一步加强对温度检测单元的监控。本发明的动车轴箱温度检测方法同样具有如上系统所述的优点。

附图说明

图1为本发明检测系统的方框结构图。

图2为本发明检测系统中的温度检测单元和温度采集单元的电路原理图。

图3为本发明检测方法中对温度信号是否超预设测量阈值的方法流程图。

图4为本发明检测方法中对温度信号是否超预设标准变化速率的方法流程图。

图5为本发明中温度检测单元正常与异常情况下的温度曲线对比图。

图中标号表示：1、温度检测单元；2、温度采集单元；3、控制单元；4、报警单元。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图5所示，本实施例的动车轴箱温度检测系统，包括顺次相连的温度检测单元1、温度采集单元2以及控制单元3，温度检测单元1检测动车轴箱的温度并将温度信号发送至温度采集单元2，温度采集单元2将温度信号转换成数字信号后发送给控制单元3，控制单元3判断数字信号的变化速率是否超过预设标准变化速率，当数字信号的变化速率超过预设标准变化速率时，控制单元3判断温度检测单元1异常以进行不停车处理。由于每种温度检测单元1其本身检测的最大温度变化速率固定的，如果检测到温度变化速率大于最大温度变化速率，则可判断此温度检测单元1存在异常。本发明的动车轴箱温度检测系统，通过对动车轴箱的温度进行相应分析，以判断对应的轴箱温度检测单元1是否存在异常，在判断温度检测单元1异常时，可以允许动车不停车，待回到检测站后再进行处理，从而可以避免由于温度检测单元1异常引起的温度异常对动车的影响，减少误报警。

如图3所示，本实施例中，温度采集单元2将温度信号转换成数字信号后，温度采集单元2判断数字信号是否超过预设测量阈值，如预设测量阈值为80.7～177.68，当数字信号（如180）超过预设测量阈值时，温度采集单元2发送温度检测单元1异常信号至控制单元3。在进行温度检测时，同时会对温度信号对应的数字信号与预设测量阈值进行对比，即测出的温度信号超过温度检测单元1所能检测的范围，即可判断温度检测单元1存在异常，进一步加强对温度检测单元1的监控。在其它实施例中，也可以由控制单元3完成此步骤的判断工作。

本实施例中，还包括报警单元4，报警单元4与控制单元3相连。当温度检测单元1正常且控制单元3判断温度信号对应的数字信号超温时，即可判断轴箱温度异常，立即停车并发送报警指令至报警单元4进行声光报警。

本实施例中，温度检测单元1为PT100温度传感器，控制单元3为PLC或单片机。

如图2所示，本实施例中，温度采集单元2包括依次相连的采集电路、运放隔离电路、多路选择开关电路以及AD转换电路。其中PT100温度传感器检测的温度信号通过三线制方式接入到采集电路后通过运放隔离电路后送到多路选择开关电路MUX1，再经AD转换电路（U2）实现AD转换，其中FGPA电路实现多路选择开关的切换和AD采样的控制，采样处理后的数据通过外部总线送至控制单元3做进一步处理。

本发明还公开了一种动车轴箱温度检测方法在具体应用的实施例，包括以下步骤：

S1、温度检测单元1（PT100温度传感器）检测动车轴箱的温度后发送至温度采集单元2，温度采集单元2将温度信号转化成数字信号；

S2、温度采集单元2判断数字信号是否超过预设测量阈值，当数字信号超过预设测量阈值时，判断温度检测单元1异常。例如PT100温度传感器在-50～200℃范围内的电阻为80.7～177.68Ω；如果测得电阻为100Ω，就会把状态正常（状态位置0）及电阻值送到控制单元3；如果测得电阻值为70Ω，即超出相应电阻变化范围，则判断温度检测单元1异常，则将状态异常（状态位置1）以及电阻值发送到控制单元3；

S3、控制单元3对车辆内的不同类型的传感器进行分组（不同类型的传感器对应的预设测量阈值以及预设标准变化速率是不一样的），然后获取温度采集单元2送来的温度信号，对步骤S2中温度异常（状态位置1）已判定为异常的温度传感器进行故障锁定。如果温度传感器状态正常（状态位置0）则对温度信号进行数字滤波处理，经过数字滤波的温度信号如果在2S内（可取2～4秒）产生的温度跳变超过一个限定值（即变化速率），则可判定此温度传感器异常。例如，控制单元3每隔0.5秒会产生一组温度数据，对于某一个温度传感器来说，取一个10秒钟的温度序列，共包括20个点，如果温度序列为{x，x，x+5，x+5，X+7，x+7，x+11，x+11，x+13，x+13，x+11，x+11，x+12，x+12，x+14，x+14，x+15，x+15，x+16，x+16}，并假定跳变的限定值为20，则此序列属于正常温度序列（x为一个正常的温度值）。如果温度序列为{x，x，x+5，x+5，X+7，x+7，x+10，x+10，x+33，x+33，x+31，x+31，x+32，x+32，x+34，x+34，x+35，x+35，x+36，x+36}，那么在x+10和x+33之间就产生了温度跳变，且温度异常跳变后又延续了2秒，因此该温度序列属于异常，则可判断对应的温度传感器异常。

另外由于发生故障的温度传感器不会一直保持这种状态（即偶发故障），因此需要将异常的温度传感器的故障信号锁定，此锁定的温度传感器只有经过人工检查确认已做相关处理后，锁定信号才会解除；

S3、动车不停车对异常的温度检测单元1进行处理，如发送报警指示至报警单元4提示温度传感器异常。

如图5所示，在使用过程，正常的轴温波动曲线图5中的下方曲线，但是实际测量会得到上方的曲线。如果按照上方的曲线处理就会进行报警，而此时的轴箱温度其实是属于正常范围内。因此要将上方所示有跳变信号产生的温度波形判断为温度传感器故障，从而减少轴箱温度的误报警。当温度传感器异常后动车车辆允许回检修站后再进行检修，不需要停车，从而避免超温误报警导致车辆必须停车检查对车辆运营的影响。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种动车轴箱温度检测系统，其特征在于，包括顺次相连的温度检测单元（1）、温度采集单元（2）以及控制单元（3），所述温度检测单元（1）检测动车轴箱的温度并将温度信号发送至温度采集单元（2），所述温度采集单元（2）将温度信号转换成数字信号后发送给控制单元（3），所述控制单元（3）判断数字信号的变化速率是否超过预设标准变化速率，当所述数字信号的变化速率超过预设标准变化速率时，所述控制单元（3）判断所述温度检测单元（1）异常并进行不停车处理。

2.根据权利要求1所述的动车轴箱温度检测系统，其特征在于，所述温度采集单元（2）将温度信号转换成数字信号后，所述温度采集单元（2）判断数字信号是否超过预设测量阈值，当所述数字信号超过预设测量阈值时，所述温度采集单元（2）发送温度检测单元（1）异常信号至控制单元（3）。

3.根据权利要求1所述的动车轴箱温度检测系统，其特征在于，所述温度采集单元（2）将温度信号转换成数字信号后，所述控制单元（3）判断数字信号是否超过预设测量阈值，当所述数字信号超过预设测量阈值时，所述控制单元（3）判断温度检测单元（1）异常。

4.根据权利要求1或2或3所述的动车轴箱温度检测系统，其特征在于，还包括报警单元（4），所述报警单元（4）与所述控制单元（3）相连。

5.根据权利要求1或2或3所述的动车轴箱温度检测系统，其特征在于，所述温度检测单元（1）为PT100温度传感器。

6.根据权利要求1或2或3所述的动车轴箱温度检测系统，其特征在于，所述温度采集单元（2）包括依次相连的采集电路、运放隔离电路、多路选择开关电路以及AD转换电路。

7.一种动车轴箱温度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、温度检测单元（1）检测动车轴箱的温度后，将温度信号转化成数字信号；

S2、判断数字信号的变化速率是否超过预设标准变化速率；如是，则判断温度检测单元（1）异常，动车不停车对异常的温度检测单元（1）进行处理。

8.根据权利要求7所述的动车轴箱温度检测方法，其特征在于，在步骤S1之后且步骤S1之前，先判断数字信号是否超过预设测量阈值，当所述数字信号超过预设测量阈值时，判断温度检测单元（1）异常。

9.根据权利要求8所述的动车轴箱温度检测方法，其特征在于，在步骤S2中，对异常的温度检测单元（1）进行锁定直至人工解除。