[发明专利]一种应用于高速动车组的红外探测系统及探测方法

说明书

本发明公开了一种应用于高速动车组的红外探测系统及探测方法，属于铁路安全监控领域。探测系统为主机连接控制箱和车号箱，控制箱连接底部探测箱和两个多元探头，每个多元探头都包括多元光子器件、广角多元光学系统和探头处理电路；探测方法为：列车经过时，车底的部件产生红外辐射被广角多元光学系统接收，汇聚到光子器件的芯片上，经光电转换产生电压信号，探头处理电路对电压信号进行放大、滤波和调理等处理，经控制箱处理后传输到主机生成热图，再由系统的智能热图处理模块和中心大数据平台进行修正，得到每个部件的综合温度Ts；并判断温度Ts是否大于预设值，并根据不同预设值发出强热预警或激热报警，实现对动车组车底部件的有效、准确探测。

技术领域

本发明属于铁路安全监控领域，涉及列车红外线测温系统，具体是一种应用于高速动车组的红外探测系统及探测方法。

背景技术

在铁路安全监控领域，高速铁路动车组的运行部件在运行过程中要进行实时监控，比如牵引电机、齿轮箱、刹车盘和轴箱等。当这些部件发生故障时，往往会伴随出现发热，进而出现严重问题影响行车安全。

目前，动车组列车的牵引电机、齿轮箱和轴箱等发热运行部件均安装了接触式温度传感器，用于监控这些部件的发热情况。但是温度传感器偶尔会发生故障，导致温度不准确或中断，此时车上监控人员无法对动车组的运行发热部件进行有效监控，对行车安全产生严重影响。为此，还需要有外部的非接触式探测手段来保障动车组的行车安全。

红外线探测技术已经多年运用于列车轴箱探测，是一种比较成熟的技术。为了能够同时探测车底的多个不同发热部件，目前的探测设备通常是配置多个单元或多元探头、以不同角度对不同方位的多个目标进行探测。这种探测设备存在以下几个问题：

1、探头和探测箱数量过多，安装不易，维护成本上升；

2、探测角度固定，容易受到干扰产生误报；

3、探测角度无法覆盖大部分的部件，难以适应全部车型。

有一些技术采用了非制冷型和制冷型热成像探测器进行探测，能解决探测角度和适应车型的问题。但这些探测设备仍存在以下问题：

1、非制冷型热成像探测系统响应速率和帧频都偏低，难以适应60km/h以上车速的列车红外探测；

2、制冷型热成像探测系统响应速率高，但制冷机寿命短，价格昂贵；

发明内容

本发明为了解决高速动车组关键部件红外探测的问题，实现简单、有效和准确的探测，提供了一种应用于高速动车组的红外探测系统及探测方法。

所述的探测系统，包括多元探头、车轮传感器、AEI车号天线、可视化车号模块、底部探测箱、控制箱、电源箱、主机、车号箱和防雷箱；

所述主机通过电缆分别连接控制箱和车号箱，控制箱通过电缆分别连接电源箱和底部探测箱，进一步连接多元探头；车轮传感器经过防雷箱后和控制箱连接，在车轮经过时产生信号，用于系统的开机、计轴计辆、车速计算等功能。车号箱通过电缆分别连接AEI车号天线和可视化车号模块，提供列车车次和列车型号等信息。

多元探头不超过两个，分别安装在底部探测箱内，能够全面探测动车组底部关键部件；且作为核心探测部件，每个多元探头包括一个多元光子器件、广角多元光学系统、探头处理电路和保护窗口。多元光子器件和探头处理电路通过导线连接，多元光子器件的探测光路上安装有广角多元光学系统，广角多元光学系统在光路上安装有保护窗口；探头处理电路对多元光子器件的信号进行处理，将信号进行转化和放大，通过电缆传输到室内控制箱。

所述的多元光子器件中，红外敏感芯片的数量为N，N≥16，采用非线阵排布和高效散热基座设计，能实现N不同位置的同时探测，接收红外辐射时不产生相互干涉和失真。