一种轨道交通车辆轴温监测系统和方法与流程

1.本发明涉及轨道交通车辆技术领域，尤其涉及一种轨道交通车辆轴温监测系统和方法。


背景技术：

2.轨道交通(包括铁路、地铁、有轨电车等)承担着人员和物资的输送重任，是国民经济的重要支柱。轨道交通车辆的转向架设备、轮轨设备都是金属材质，如果轮滑油数量偏多或偏少、润滑油杂质过多、转向架设备异常、环境温度过高导致轨道变形等原因，会导致车辆轴温过高、车辆燃轴、甚至是车辆抱死的恶性安全事故。
3.因此，轴温监测是保证轨道交通安全的重要保障。
4.目前，常规的轴温监测手段是用温度贴纸，在车辆进站检修时人工观察温度贴纸的颜色变化来确定车轴曾经到达过的最高温度。这种方法精度低、时效性差，不能全程记录车轴的温度变化；
5.还有一种做法，是用红外测温仪对准车轴，实时监测车轴温度。这种做法的问题在于，轨道交通的车辆都是在户外或地下运行，车轴上很容易积灰，积累润滑油污垢、雨雪天气下还会有水和雪，而红外测温仪只能监测物体表面的温度，而不同物体的发射率差异巨大，而红外测温仪不可能主动适配车轴表面的发射率，通常是默认车轴表面为金属表面计算温度，导致测量结果偏差严重。这种做法的另一个问题在于设备造价高昂，每个车轴需要配置一台红外测温仪。同时，无线测温仪是有源电子设备，在长期的振动、户外工况下，很容易损坏，设备故障率高。
6.常规的有源接触式温度传感器，不适用车轴温度监测工况，因为无法解决长期供电、车轴旋转问题。
7.因此，本领域的技术人员致力于开发一种轨道交通车辆轴温监测系统以实现高可靠的实时在线温度监测。


技术实现要素：

8.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何在车轴积灰、油垢等不良工况提高测量精度及如何在不改造车辆结构的情况下实现低成本高可靠的实时温度监测。
9.为实现上述目的，本发明提供了一种轨道交通车辆轴温监测系统，包括车辆进站监测装置、车辆出站监测装置、温度监测装置、数据传输装置和温度显控装置；其中：
10.所述车辆进站监测装置，包括红外对射器、报警模块和电源模块，用于监测车辆进站状态，并控制所述温度采集器的启动工作；
11.所述车辆出站监测装置，包括红外对射器、报警器和电源模块，用于监测车辆出站状态，并控制所述温度采集器的停止工作；
12.所述温度监测装置，包括温度采集器、地埋天线、射频线和无源温度传感器，用于
对车辆的温度进行监测。
13.在本发明的一个较佳实施例中，所述红外对射报警器包括发射器和接收器，采用三光束报警机制。
14.在本发明的一个较佳实施例中，所述车辆进站报警装置安装在车站前方100米处，所述车辆出站报警装置安装在车站后方100米处。
15.在本发明的一个较佳实施例中，所述温度采集器在每个站台配2台，地埋天线在每个站台配8副，射频线在每个站台设置8根，无源温度传感器在每个车轴安装2个。
16.在本发明的一个较佳实施例中，所述地埋天线布置在轨道内侧，确保车辆通过地埋天线上方时，安装在车轴上的温度传感器处于地埋天线工作波束范围内的时间最长。
17.优选地，所述地埋天线安装在站台纵向的1/4和3/4处
，
以便所述温度传感器通过所述地埋天线上方时，车辆维持在一个较低的速度、确保温度读取时间足够长，所述温度采集器能稳定读取到所述温度传感器的温度值。
18.优选地，所述温度采集器靠近所述地埋天线安装，通过射频线与所述地埋天线连接。
19.本发明还提供了一种轨道交通车辆轴温监测方法，所述方法包括以下步骤：
20.步骤1、车辆进站监测装置的三束激光同时被遮挡第一预设时间值t1以上，报告温度采集器有车辆准备进站，进入步骤2，否则，所述车辆进/出站监测装置继续监测；
21.步骤2、所述温度采集器由休眠模式进入工作模式，读取安装在车轴上的温度传感器的温度；
22.步骤3、所述车辆出站监测装置的三束激光同时被遮挡预设时间值t1以上，报告温度采集器车辆已离站，进入步骤4，否则，所述车辆进/出站监测装置继续监测；
23.步骤4、所述温度采集器停止工作，进入数据传输模式；
24.步骤5、温度显控装置按第二预设时间值t2时间间隔轮询个站台的温度；
25.步骤6、根据安装点表，显示对应车轴的轴温，绘制温度变化曲线，对异常温度告警。
26.优选地，所述第一预设时间值t1根据车辆进站时速确定，为排除漂浮物造成误触发，设为2s。
27.优选地，所述第二预设时间值t2根据车辆单趟运行最短时间确定，设为15分钟。
28.本发明的有益效果：
29.采用无源接触式温度传感器，将温度传感器安装固定在车轴上，直接测量车轴温度，不受积灰、油垢、雨雪等外界环境因素的影响，无源温度传感器无需供电，耐受环境能力强，可靠性高，能长期、可靠地实现对车轴温度的监测；温度采集器和采集天线安装在车站内，当车辆进站、出站时对车轴进行温度监测。这种方法，不需要对每个车轴配一台温度采集和采集器天线，所需的温度采集器和采集器天线数量大幅减少，监测成本大幅降低。
30.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
31.图1是本发明的一个较佳实施例的监测系统组成框图；
32.图2是本发明的一个较佳实施例的车辆进站监测装置和车辆出站监测装置结构示意图；
33.图3是本发明的一个较佳实施例的温度采集器和地埋天线的布局示意图；
34.图4是本发明的一个较佳实施例的监测方法流程图。
具体实施方式
35.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
36.如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种轨道交通车辆轴温监测系统，包括车辆进站监测装置、车辆出站监测装置、温度监测装置、数据传输装置和温度显控装置；其中：所述车辆进站监测装置，包括红外对射器、报警模块和电源模块，用于监测车辆进站状态，并控制所述温度采集器的启动工作；所述车辆出站监测装置，包括红外对射器、报警器和电源模块，用于监测车辆出站状态，并控制所述温度采集器的停止工作；所述温度监测装置，包括温度采集器、天线、射频线和无源温度传感器，用于对车辆的温度进行监测。
37.本发明实施例采用无源接触式温度传感器，将温度传感器安装固定在车轴上，直接测量车轴温度，不受积灰、油垢、雨雪等外界环境因素的影响，无源温度传感器无需供电，耐受环境能力强，可靠性高，能长期、可靠地实现对车轴温度的监测。
38.如图2所示，所述红外对射报警器包括发射器和接收器，采用多路光束报警机制，避免漂浮物如树叶、垃圾袋等导致误触发。优选三光束报警。
39.所述车辆进站报警装置安装在车站前方100米处，所述车辆出站报警装置安装在车站后方100米处。也可以是其他距离，根据车辆进站速度和采集器启动所需最短时间确定；监测到有车辆进站后或离站，输出报警信号。
40.车辆进站的平均车速，一般在20km/h,100米需要18秒，温度采集器从休眠转入工作的时间不超过3秒，因此在车站前100米设置车辆进站监测装置，可以确保温度采集器有充分的时间从休眠进入工作模式。
41.车辆出站的平均车速，一般在15km/h，当有车辆离开站台范围后，最多延迟24秒，温度采集器可以停止温度采集模式，进入数据传输模式
42.报警信号采用干接点方式，由于距离远，常规的电平方式(coms、ttl、485等)容易导致误触发。
43.电源模块为ac-dc转换模块，dc电压根据红外对射模块确定；优选ac220转dc24v。
44.车辆进站监测装置、车辆出站监测装置和温度采集器之间通过数据线相连，数据线优选带屏蔽层的485线。
45.在本发明的一个优选实施例中，所述温度采集器在每个站台配2台，天线在每个站台配8副，射频线在每个站台设置8根，无源温度传感器在每个车轴安装2个。
46.温度采集器安装在防水盒内，位置尽量靠近天线；防水盒优选金属盒；温度采集器采用市电供电。
47.温度采集器正常情况下处于休眠模式，当温度采集器接收到有车辆在站台前100米，准备进站的报警信号后，启动工作模式，开始温度采集工作。当接收到车辆离开站台100
米后的报警信号后，停止温度采集工作。
48.温度采集器采集到的温度数据，先行缓存在温度采集器自带的存储芯片内，温度显控装置定时向温度采集器读取采集到的温度数据，读取间隔小于车辆单趟运行时长的一半，确保温度采集器采集到的温度数据能及时被读走，不被下一次的数据覆盖。
49.如图3所示，在本发明的一个优选实施例中，天线优选设置为地埋天线，布置在轨道内侧，确保车辆通过地埋天线上方时，安装在车轴上的温度传感器处于地埋天线工作波束范围内的时间最长；地埋天线优选平板天线；地埋天线，安装在站台纵向的1/4和3/4处；地埋天线的波束角尽可能宽，不得低于
±
60
°
。
50.地埋天线安装在车站的中间位置，通常也是车辆的停靠位置，优选埋在靠近轨道的一侧，正面覆盖地毯或泥土，不得用水泥或金属覆盖；并通过射频线与温度采集器相连。
51.射频线通过pvc管，埋入地下，再接入温度采集器。射频线与地埋天线、温度采集器的连接处，点胶密封，做防水处理。
52.温度采集器和天线安装在车站内，当车辆进站、出站时对车轴进行温度监测。这种方法，不需要对每个车轴配一台温度采集器和天线，所需的温度采集器和天线数量大幅减少，监测成本大幅降低；采集器安装在车站内，传感器采用粘接方式安装，无需更改车辆结构，安装简单方便。
53.本发明的另一个优选实施例中，提供了一种轨道交通车辆轴温监测方法，如图4所示，所述方法包括以下步骤：
54.步骤1、车辆进/出站监测装置的三束激光同时被遮挡第一预设时间值t1以上，报告温度采集器有车辆准备进站，进入步骤2，否则，所述车辆进/出站监测装置继续监测；
55.步骤2、所述温度采集器由休眠模式进入工作模式，读取安装在车轴上的温度传感器的温度；
56.步骤3、所述车辆进/出站监测装置的三束激光同时被遮挡预设时间值t1以上，报告温度采集器车辆已离站，进入步骤4，否则，所述车辆进/出站监测装置继续监测；
57.步骤4、所述温度采集器停止工作，进入数据传输模式；
58.步骤5、温度显控装置按第二预设时间值t2时间间隔轮询个站台的温度；
59.步骤6、根据安装点表，显示对应车轴的轴温，绘制温度变化曲线，对异常温度告警。
60.所述第一预设时间值t1根据车辆进站时速确定，为排除漂浮物造成误触发，设为2s。
61.所述第二预设时间值t2根据车辆单趟运行最短时间确定，设为15分钟。
62.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种轨道交通车辆轴温监测系统，其特征在于，包括车辆进站监测装置、车辆出站监测装置、温度监测装置、数据传输装置和温度显控装置；其中：所述车辆进站监测装置，包括红外对射器、报警模块和电源模块，用于监测车辆进站状态，并控制所述温度采集器的启动工作；所述车辆出站监测装置，包括红外对射器、报警器和电源模块，用于监测车辆出站状态，并控制所述温度采集器的停止工作；所述温度监测装置，包括温度采集器、天线、射频线和无源温度传感器，用于对车辆的温度进行监测。2.如权利要求1所述的轨道交通车辆轴温监测系统，其特征在于，所述红外对射报警器包括发射器和接收器，采用三光束报警机制。3.如权利要求1所述的轨道交通车辆轴温监测系统，其特征在于，所述车辆进站报警装置安装在车站前方100米处，所述车辆出站报警装置安装在车站后方100米处。4.如权利要求3所述的轨道交通车辆轴温监测系统，其特征在于，所述温度采集器在每个站台配2台，所述天线在每个站台配8副，所述无源温度传感器在每个车轴安装2个。5.如权利要求4所述的轨道交通车辆轴温监测系统，其特征在于，所述天线为地埋天线，布置在轨道内侧，确保车辆通过所述地埋天线上方时，所述温度传感器处于地埋天线工作波束范围内的时间最长。6.如权利要求5所述的轨道交通车辆轴温监测系统，其特征在于，所述地埋天线安装在站台纵向的1/4和3/4处。7.如权利要求6所述的轨道交通车辆轴温监测系统，其特征在于，所述温度采集器靠近所述地埋天线安装，通过所述射频线与所述地埋天线连接。8.一种轨道交通车辆轴温监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、车辆进站监测装置的三束激光同时被遮挡第一预设时间值t1以上，报告温度采集器有车辆准备进站，进入步骤2，否则，所述车辆进/出站监测装置继续监测；步骤2、所述温度采集器由休眠模式进入工作模式，读取温度传感器的温度；步骤3、所述车辆出站监测装置的三束激光同时被遮挡预设时间值t1以上，报告温度采集器车辆已离站，进入步骤4，否则，所述车辆出站监测装置继续监测；步骤4、所述温度采集器停止工作，进入数据传输模式；步骤5、温度显控装置按第二预设时间值t2时间间隔轮询个站台的温度；步骤6、根据安装点表，显示对应车轴的轴温，绘制温度变化曲线，对异常温度告警。9.如权利要求8所述的轨道交通车辆轴温监测方法，其特征在于，所述第一预设时间值t1根据车辆进站时速确定，为排除漂浮物造成误触发，设为2秒。10.如权利要求8所述的轨道交通车辆轴温监测方法，其特征在于，所述第二预设时间值t2根据车辆单趟运行最短时间确定，设为15分钟。

技术总结
本发明公开了一种轨道交通车辆轴温监测系统和方法，涉及轨道交通车辆技术领域，包括车辆进站监测装置、车辆出站监测装置、温度监测装置、数据传输装置和温度显控装置；所述车辆进站监测装置，用于控制所述温度采集器的启动工作；所述车辆出站监测装置控制所述温度采集器的停止工作；所述温度监测装置，包括温度采集器、地埋天线、射频线和无源温度传感器，用于对车辆的温度进行监测。本发明采用无源接触式温度传感器，将其安装固定在车轴上，直接测量车轴温度，不受积灰、油垢、雨雪等外界环境因素的影响，温度采集器和天线安装在车站内，不需要对每个车轴配温度采集器和天线，所需的温度采集器和天线数量大幅减少，监测成本大幅降低。低。低。


技术研发人员：张鹏飞 刘婷 刘怡
受保护的技术使用者：苏州光声纳米科技有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/6/27