THDS海宁上行数据失格分析及改进措施

黄一骅 中国铁路上海局集团有限公司车辆部

1 引言

车辆轴温智能探测系统（THDS）是车辆运行安全监控系统（5T系统）的重要组成部分。THDS系统综合运用自动化控制技术、红外线辐射探测技术、光机电一体化技术、网络通信技术和计算机智能化技术，具备在列车运行状态下计轴计辆、智能跟踪、测量轴承温度和热轴故障自动预警的功能。THDS利用轨边红外线高速探头和智能跟踪装置，实时检测运行车辆的轴承温度，进行跟踪报警，是发现车辆热轴、防止热切轴、保证铁路运输安全的重要设施，是提高运输效率的重要保障。THDS在全路的安装实施，对保证铁路车辆的安全运行具有十分重要的意义。

随着5T设备修程修制的优化改革，上线作业安全管理要求更加严格，上线作业越发困难。在当前形势下，分析THDS设备的典型故障，建立典型故障案例档案，制定防范措施，变得尤为重要。

本文从海宁上行探测站检测车数据失格入手，对于探测站数据进行了详细的分析，找出了产生问题的原因，制定了针对性的防范措施。

2 典型故障介绍

2018年11月27日10点43分，海宁上行探测站接车17辆78轴，最低速度38 km/h，平均速度39 km/h，最高速度40 km/h，环温13.9℃，机后第17辆为检测车，设备正确识别检测车。检测车测温精度方面，内探左右侧均测温偏低，失格。外探左右侧测温成绩优秀。

分析结果如下：

内探左侧探头响应率偏低，系统通过降低器件温度来提高内探左侧探头的响应率，因此软件设定了器件温度为-60℃。外探由于探头响应率正常，因此软件未调整外探的器件温度，保持在-47.8℃。

10:35，工控机和电源箱都出现了停电，10:38工控机和电源箱来电。电源箱来电后，制冷板重新初始化，设定器件温度为初始温度-47.8℃。10:42检测车到来，这4 min内系统未能做新的热靶曲线，导致内探选取不到器件温度为-47.8℃下的热靶曲线，从而导致内探测温偏低。外探由于停电之前的器件温度也是-47.8℃，停电未能对其测温造成影响。

具体的分析过程如下。

2.1 检测车模拟轴轴温波形分析

检测车模拟轴轴温波形如图1所示。

图1 检测车模拟轴轴温波形

检测车模拟轴轴温最高点都落在了轴温波形范围内，因此系统能够采集到检测车模拟轴轴温最高点。

2.2 静态数据分析

过车时的静态数据如图2所示。

图2 过车时的静态数据

过车时，内探左右侧的静态轴温和天空信号都符合要求，探头性能良好。

2.3 过车配置分析

查看过车配置如图3所示。

图3 查看过车配置

如图3所示，过车时内探左侧器件温度为-47.8℃，选择的热靶曲线器件温度为-60℃，过车时内探右侧器件温度为-48.5℃，选择的热靶曲线器件温度为-60.5℃。过车时器件温度与选择的热靶曲线器件温度相差较大。

由于过车时的器件温度相对热靶曲线器件温度偏低，因此探头响应偏低，同样的温度，探头输出电压偏低，采用该电压使用原热靶曲线进行温度计算，温度会降低，符合数据现象。

至此，分析认为，导致内探左右侧检测车模拟轴测温偏低的原因为选择的热靶曲线不合理导致的。

2.4 热靶曲线选取分析

8:03，系统做了一条内探热靶曲线，曲线如图4所示。

图4 8:03热靶曲线

系统做完该曲线后，识别左侧探头响应率偏低。对于内探设置了需要跳档标志。在8:35设备过完车后，软件启动了内探探头的升档操作，器件温度设置为-70℃。此时的内探左侧靶温为13.6℃，右侧靶温为13.8℃。跳档完成后，左侧器件温度由-60℃下降为-70.1℃，右侧器件温度由-60.4℃下降为-70.8℃。由于11月27日1:58存在相同环境下的热靶曲线，因此系统不在做热靶曲线，1:58的热靶曲线如图5所示。

系统跳档完成后，由于器件电流过大，因此在8:41过完车后，系统再次进行跳档，升高器件温度，这次跳档完成后，内探左右侧器件温度又回到了-60℃。同样的，存在相同环境下的热靶曲线，系统不在做热靶曲线。器件温度-60℃一直持续到10:35，工控机断电，电源箱断电。10:38工控机来电启动，此时电源箱来电。制冷板上电进行自动初始化器件温度，自动初始化温度设置为-47.8℃。10:42，检测车到来，这期间的3 min，系统还没有做热靶标定，因此导致器件温度-47.8℃下没有选择到合理的热靶曲线，从而导致系统测温偏低。

图5 1:58热靶曲线

3 结论及改进措施

通过对大量铁路沿线THDS探测站设备设施、配置情况调研，结合本次设备故障案例，发现THDS探测站普遍存在探测站未安装UPS不间断电源，无法保证设备长期稳定运行；非正常断电后重新启动，软件选取热靶曲线不当，造成测温偏移较大等安全隐患。

本次事件中，对于内探探头，系统为了提高探头响应率将器件温度设定到-70℃，由于-70℃时的制冷电流太大，系统又将器件温度调整到-60℃，在-60℃和-70℃之间来回震荡，说明探头响应率太低了，软件的器件温度调整策略已经失效，针对这种探头就应该由车间复示人员进行上报，并及时处理。

针对发现这些安全隐患，我觉得可以在以下几个方面进行改进：

（1）在THDS探测站加装UPS不间断电源，至少要保障设备12 h稳定运行，可以进行正常探测作业。

（2）THDS设备厂家应继续研发设备新功能。当设备每次断电重启时，设备软件应立即下令进行热靶温度标定，获得最新的实时热靶温度曲线。其次设备软件应存储3个自然天以上制冷器件各温度段相应的热靶温度曲线，以应对设备才启动就接车的情况。

（3）THDS设备复示人员应加强对设备运行状态的实时监控，对存在影响设备测温精度、探测角度和有故障发生趋势的部件、软件问题应尽早上报车间，由车间安排检修人员及时进行处理。以避免设备发生更大的故障，影响行车安全。