馬尉植 周學(xué)奇

（南寧鐵路局南寧車輛段，助理工程師 廣西 南寧，530001）

客車軸溫報(bào)警器是旅客列車運(yùn)行中自動(dòng)監(jiān)測(cè)客車軸溫的裝置，預(yù)報(bào)客車熱軸，防止切軸，是保證旅客列車運(yùn)行安全的重要設(shè)備。鐵道部規(guī)定編入旅客列車的客車必須100%裝備軸溫報(bào)警器，軸溫報(bào)警器狀態(tài)良好且開機(jī)率要達(dá)到100%。客車軸溫超過環(huán)溫加45℃時(shí)軸溫報(bào)警器報(bào)警，軸溫達(dá)到90℃或者超過環(huán)溫加60℃時(shí)摘車處理。

2010年2月，南寧車輛段旅客列車正式啟用客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱TCDS），其主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)控旅客列車軸溫，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)借F道部、鐵路局和車輛段的服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)列車軸溫的地面監(jiān)控。鐵道部每月對(duì)各局的TCDS運(yùn)用情況進(jìn)行通報(bào)，并對(duì)各車輛段的軸溫報(bào)警器誤報(bào)警次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和排名。南寧車輛段運(yùn)用客車軸溫報(bào)警器誤報(bào)警較多，2010年4月份發(fā)生42件，5月份發(fā)生36件，6月份發(fā)生36件，7月份發(fā)生31件，軸溫報(bào)警器列均誤報(bào)率高于全路平均水平，排名末尾，受到鐵路局的嚴(yán)厲批評(píng)。軸溫報(bào)警器誤報(bào)警頻發(fā)嚴(yán)重干擾了車輛乘務(wù)員對(duì)客車軸溫的監(jiān)控，當(dāng)乘務(wù)員不能確定是否為誤報(bào)警而攔停列車時(shí)，將嚴(yán)重干擾鐵路運(yùn)輸秩序。

1 軸溫報(bào)警器介紹

軸溫報(bào)警器由控制顯示器、傳輸線路及溫度傳感器（軸溫傳感器和環(huán)溫傳感器）組成（如圖1所示）。軸溫傳感器分散裝于轉(zhuǎn)向架輪對(duì)的8個(gè)軸箱上，環(huán)溫傳感器裝于車體底下（不受陽光、雨雪干擾），軸溫和環(huán)溫傳感器向控制顯示器傳輸客車軸溫和環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)參數(shù)，控制顯示器對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，顯示出車軸溫度和環(huán)境溫度。當(dāng)車軸溫度超過外溫加45℃時(shí)，控制顯示器鳴叫報(bào)警。

圖1 軸溫報(bào)警器示意圖

2 誤報(bào)警原因分析

2.1 模擬傳感器可靠性較差 目前，南寧車輛段配屬客車主要裝用模擬傳感器，其工作原理：控制顯示器向模擬傳感器發(fā)出5 mA的恒流直流電，通過檢測(cè)傳感器的物理量即兩端電壓來確定其溫度。當(dāng)模擬傳感器溫度升高，兩端電壓下降；當(dāng)模擬傳感器溫度降低，兩端電壓升高。由于該物理量的檢測(cè)方法簡單、容易，且這類傳感器價(jià)格便宜，故應(yīng)用非常廣泛。

南寧車輛段對(duì)2010年4～7月共發(fā)生的176件誤報(bào)警進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，其中模擬傳感器原因引發(fā)的誤報(bào)警141件，占80.1%，說明模擬傳感器故障是造成軸溫報(bào)警器誤報(bào)警的主要原因。模擬傳感器故障的主要原因：

1）模擬傳感器抗干擾性能力較差。模擬傳感器在受到引線阻抗、控制顯示器電源紋波、空間電磁場(chǎng)等因素影響時(shí)，兩端電壓瞬間非正常劇減，導(dǎo)致控制顯示器采集到錯(cuò)誤的參數(shù)，引起誤報(bào)警。

2）推行模擬傳感器的壽命管理不夠徹底。《客車軸溫報(bào)警器管理辦法》（運(yùn)裝客車［1999］287號(hào)）要求軸溫報(bào)警器每4.5年施行大修，溫度傳感器更換新品。由于生產(chǎn)成本及傳感器生產(chǎn)日期標(biāo)識(shí)不清等原因，造成部分模擬傳感器使用年限長或超過報(bào)廢期限后內(nèi)部元器件老化、松動(dòng)，故障率比較高。

2.2 控制顯示器分析判斷能力不足 目前南寧車輛段配屬客車裝備的控制顯示器為KZS/M型，主程序算法比較簡單，以200 ms為一個(gè)周期，周期內(nèi)采集并分析同一路傳感器的8個(gè)溫度數(shù)據(jù)，取平均值作為這根溫度傳感器的最終溫度，沒有過濾瞬間異常的參數(shù)。列車運(yùn)行中，當(dāng)溫度傳感器故障或者受到干擾，瞬間輸送一個(gè)錯(cuò)誤的高溫參數(shù)，將極大提高平均值，從而造成誤報(bào)警。

2.3 傳輸線路絕緣不良 每個(gè)溫度傳感器的傳輸線路由專用線（線1，2，3…9）和公用線10組成（如圖1所示），控制顯示器通過采集專用線和公用線間的數(shù)據(jù)參數(shù)來確定溫度傳感器的溫度。在采用模擬傳感器時(shí)，控制顯示器通過采集專用線和公用線間電壓來確定傳感器的溫度。

傳輸線路大部分暴露在車體外部，經(jīng)受風(fēng)吹、日曬、雨淋，工作環(huán)境比較惡劣，當(dāng)傳輸線路磨損或者分線盒進(jìn)水導(dǎo)致傳輸線路絕緣不良，將造成傳輸線路間阻抗下降。采用模擬傳感器時(shí)，在5 mA恒流直流電不變的情況下，專用線與公用線間的電壓下降，控制顯示器將采集到一個(gè)錯(cuò)誤的高溫參數(shù)，引發(fā)誤報(bào)警。

3 解決措施

3.1 提高溫度傳感器可靠性

3.1.1 嚴(yán)格推行溫度傳感器的壽命管理 嚴(yán)格按《客車軸溫報(bào)警器管理辦法》（運(yùn)裝客車［1999］287號(hào)）要求，溫度傳感器使用超過4.5年的進(jìn)行報(bào)廢，更換為合格新品，防止溫度傳感器內(nèi)部元器件老化后故障增加。

3.1.2 逐步裝用數(shù)字傳感器 數(shù)字傳感器是把模擬溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出的傳感器，它是測(cè)量技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的綜合產(chǎn)物，是傳感器技術(shù)的發(fā)展方向之一。與模擬傳感器相比，數(shù)字傳感器的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、輸出信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，而且不受傳輸線路阻抗變化影響等特點(diǎn)，傳輸線路的線間絕緣好壞對(duì)軸溫報(bào)警器影響不大，可靠性比模擬傳感器有很大提高。目前數(shù)字傳感器已逐步在客車上裝用。

3.2 提高控制顯示器分析判斷能力 提高控制顯示器分析判斷能力的有效辦法，是在KZS/M型控制顯示器的主程序增加中值濾波算法，使主程序在原來基礎(chǔ)上得到了優(yōu)化，以200 ms為一個(gè)周期，周期內(nèi)采集并分析同一路傳感器的16個(gè)溫度數(shù)據(jù)，去掉最大值和最小值，最后取余下的14個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為這根傳感器的最終溫度。與原主程序相比其優(yōu)點(diǎn)：一是采集的密度增大一倍，精度提高；二是有過濾功能，將瞬間產(chǎn)生的錯(cuò)誤參數(shù)的極大值或者極小值過濾后再進(jìn)行判斷分析，分析判斷能力提高。三是升級(jí)程序的可操作性好，只需更換控制顯示器的主芯片和接口模塊，方法簡單，費(fèi)用不高。

3.3 加強(qiáng)傳輸線路檢修 傳輸線路的絕緣狀況對(duì)軸溫?cái)?shù)據(jù)的影響很大。為確保傳輸線路絕緣良好，從2個(gè)方面入手加強(qiáng)檢修：一是做好分線盒的防塵防水，定期打開吹除灰塵；二是結(jié)合每年客車大整修工作，每年3次定期開展傳輸線路的檢查，對(duì)傳輸線路絕緣皮破損的，及時(shí)進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語

2010年8～9月，南寧車輛段對(duì)400輛客車（占配屬客車的24.8%）的軸溫報(bào)警器進(jìn)行了專項(xiàng)整治，將原主程序更換為帶中值濾波算法的主程序；把到報(bào)廢期限的205輛客車的模擬傳感器報(bào)廢更換成數(shù)字傳感器；對(duì)未更換數(shù)字傳感器的195輛客車的傳輸線路進(jìn)行整治，徹底消除分線盒積水積塵、線路破損等故障，使傳輸線路線間絕緣值大于2MΩ，符合鐵道部規(guī)定的絕緣要求。2010年10～12月期間，利用3個(gè)月時(shí)間對(duì)軸溫報(bào)警器運(yùn)用情況進(jìn)行跟蹤分析，經(jīng)過專項(xiàng)整治的客車軸溫報(bào)警器誤報(bào)警每月各發(fā)生1件。而未經(jīng)整治的客車軸溫報(bào)警器的誤報(bào)警件數(shù)分別為29件、21件、23件。充分說明軸溫報(bào)警器的整治措施成效顯著，應(yīng)對(duì)其余客車?yán)^續(xù)進(jìn)行軸溫報(bào)警器的專項(xiàng)整治。。