[发明专利]一种基于荧光光纤测温的列车轴温监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及列车的温度检测系统，特别是涉及一种列车车轴的温度检测系统。

背景技术

近年来我国高速铁路迅猛发展，列车运行速度已经达到了350km/h，随之可能遇到 的各种危险因素也越来越多，所以对列车运行安全提出了更高的要求。列车在运行过程 中，机车车辆与钢轨的冲击、动力效应和振动，会导致车辆各轴承的发热，当轴承磨损 和产生缺陷时，不正常发热增大，轻则造成机损影响车辆的正常运行，重则造成疲劳破 坏甚至热切轴直接导致火车发生故障翻车，造成巨大的生命和财产损失，严重影响到铁 路运输安全。

温度是列车上机电设备重要的监测参数，如果列车机电设备的温度过高，会导致绝 缘性能降低、密封性能变差、润滑介质膨胀及变质、有机材料变性甚至碳化等问题，甚 至会引起机破、火灾等严重事故。为了提高安全性，需要对列车高速运行的关键部件进 行温度监控，如转向架轴温、牵引电机轴承和定子温度、齿轮箱轴承温度。当遇到温度 异常过高的情况时，列车应及时自动限速或停车，确保列车运行安全。

早期轴温监测的手段是通过工人在停车时用手摸，根据人的感觉进行报警，这种检 测方式必须停车且耗费大量人力；后来美国人发明了一种无需停车的轴温自动记录装 置，在轨道旁通过红外线测温仪配合计轴器监测轴承温度，这种方式减少了人工，且无 需停车，但它仍然是一种非实时的监测方式，并且它对列车经过时的速度有要求。近年 来随着列车信息化水平的提高，我国铁路部门在机车、动车上普遍安装有基于铂电阻测 温的轴温报警系统，解决了轴温监测的实时监测、速度受限问题。

现今，列车上使用的转向架轴温检测的温度传感器主要是铂电阻。由于被测部件主 要集中于转向架上，工作环境十分恶劣，而且转向架上安装有电机等大功率设备，电磁 干扰十分强烈，同时转向架还是车辆的接地部件，经常有高压、大电流的存在。为了使 铂电阻可靠工作，对铂电阻温度传感器采取了绝缘、密封、屏蔽等措施，并在布线过程 中避开强电磁干扰部件，以提高耐压等级和抗电磁干扰能力。但即使采取了这些措施， 铂电阻温度传感器在使用过程中仍然出现了大量的故障，而且也不能完全满足列车轴温 报警的需求，它存在如下缺点：1、绝缘耐压等级低，电力机车、动车通过转向架接地， 转向架上有时有高达500V高电压存在，同时轴温报警系统还需对电机温度进行监测， 电机内部的电压高达4000V。铂电阻温度传感器虽然通过绝缘，可耐受此高电压，但防 护可靠性较差，其电缆线屏蔽层长期使用会发生老化、开裂，导致绝缘失效，而电缆线 表面凝结的水蒸气在列车风压的帮助下加剧了这一缺点的影响。2、抗电磁干扰能力差, 列车的动力电机也位于转向架上，其功率很大，电磁辐射非常严重。铂电阻传感器的电 缆不可避免地受到电磁辐射的影响，常发生误报警。3、可靠性差,列车转向架环境非常 恶劣，伴随着剧烈振动、冲击，有时会被轨道上的石子击打，还会经历复杂、剧烈的温 度、湿度变化。铂电阻温度传感器的焊线极为纤细，在复杂的环境下易发生断线、短路， 可靠性较差。4、无法自诊断,铂电阻温度传感器通过测量引线两端的电阻来测量温度. 为消除误差，一般采用三线、四线制，因此对于以上发生的各种故障均无法自诊断。有 厂家通过软件算法对电磁干扰等故障进行判别，但仍无法完全解决问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种受外界干扰较小、抗电磁干扰能力强、可靠 性高，并且可以实时监测和报警的基于荧光光纤测温的列车轴温监测系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于荧光光纤测温的列车轴温 监测系统，包括温度报警主机，其特征在于：还包括与温度报警主机之间通过通讯及电 源总线相连的至少一个温度采集单元，所述至少一个温度采集单元连接至少一个荧光光 纤测温探头，所述荧光光纤测温探头安装于需要测量温度的部位。

优选地，所述温度采集单元包括电源模块、保护电路、CPU和至少一个荧光光纤 温度解调电路，所述电源模块与保护电路分别与通讯及电源总线相连，至少一个荧光光 纤温度解调电路与设于温度采集单元外侧的至少一个防水光纤连接器分别连接，并且通 过至少一个防水光纤连接器分别连接至所述至少一个荧光光纤测温探头，所述CPU与 电源模块、保护电路和荧光光纤温度解调电路均分别连接。