[科普中国]-轴温探测

轴温探测对运行中的铁路车辆轴箱温度变化所进行的测试。其目的是为了早期发现和及时预报列车的热轴故障。轴箱温度的变化，可以通过轴箱红外辐射能量的变化来测定。根据这一原理，1956年美国首先研制成功红外线轴温探测设备，实现了轴温探测的自动化。

概述列车在运行中，车轴与轴承相互摩擦产生热能。当车轴与轴承间出现故障时，摩擦力增大，产生的热能就随之增加，轴箱的温度也随之升高。因此，测定轴箱的温度变化，可以确定轴箱的工作状态是否正常。铁路行车早期，采用手摸轴箱的办法来判断温度的变化情况，并以手的感觉来确定车辆与轴承间的工作状态。采用这种方法，检测人员劳动强度大，效率低，而且人的手感有差异，没有标准。

红外线轴温探测设备红外线轴温探测设备由探头、轴温信息处理装置、传输线路、信号报警装置等部分组成。①探头:由光敏器件和光电转换器件组成，安装在车站预告信号机外的铁路钢轨旁边的水泥基础上。它的作用是通过光敏器件采集轴箱的红外线辐射能，经光电转换器转换为电信号输出。电信号的强弱与轴箱的红外线辐射能成正比。②轴温信息处理装置：由电子管或晶体管、集成电路或微型计算机等组成的信号处理系统，将探头传输来的电信号进行整形、放大和处理。③传输线路：利用专用电缆线路、微波电路或多路载波设备等把经过轴温信息处理的电信号传输到信号报警或显示中心。传输制式采用调频制，频率一般选在音频范围内。④信号报警装置：接收轴温信息的电信号，并在轴温超出规定差值或一定比值时，自动发出视觉信号或听觉信号的装置。报警的方法有极限法、同轴比较法和同侧比较法。极限法是轴温超过一定极限值时报警。同轴比较法包括轴差法和轴比法，轴差是指同一车轴的两个轴承的温度差值，轴比是指同一车轴的两个轴承和温度比值，当差值或比值超过一定数值时报警。同侧比较法是一辆车或一列车的同一侧面各轴承温度比较，超出一定限值时报警。

轴温探测的结果由描笔记录器、数字显示器、轨道显示板等表示出来，能够直接确定热轴在列车车辆的位置。

预报方式在铁路沿线一般每隔30～50公里设置一个红外线轴温探测设备，用以预报热轴故障。预报方式有：①在有铁路车辆停车检查轴温作业的车站，对热轴故障一般就地预报，并进行处理。②在铁路沿线区间设置红外线轴温探测设备，发现热轴故障时通过传输回线将信息传输到控制系统中心，由控制系统中心确认后，再通过铁路行车指挥系统发出警告。这种方式对速度不超过300公里/小时的列车，能够有效地跟踪检测轴温的变化，并能及时发现热轴故障。

发展历程中国铁路自1978年开始推广具有自主知识产权的红外线探测技术以来，经过30年的发展，红外线探测设备总量达到3412台，目前已经全部覆盖中国铁路7.8万km的营业里程，形成了世界上最大甚至是最先进的红外线轴温探测网络，每年都防止了大量燃切轴事故，为铁路运输安全生产做出了贡献。红外线轴温探测系统的发展大约经历了4个阶段:第1阶段以探测滑动轴承为主，技术方法是采用描笔记录仪，将得到的结果在记录纸带上画出对应于滑动轴承温度的等高线，探测设备无法对数据进行分析、处理和存储，设备称为一代机；第2阶段以探测滚动轴承为主，兼顾滑动轴承，采用计算机技术，能够对探测数据进行分析和处理，并进行数据存储，设备称为二代机；第3阶段以适应高车速为主，采用光子探头技术，并加装了车号跟踪装置，实现了车号智能跟踪和热轴预报，设备称为三代机；第4阶段全面利用5T预报信息进行综合预报，并采用了双探结构，热轴预报的准确性高，较好地适应了铁路提速和重载的需求，并统一制式，统一标准，设备称为四代机或统型机。对红外线轴温探测系统的发展历史进行回顾和展望，有助于红外线工作者更好地做好各项工作1。

工作建议建议根据红外线轴温探测系统的技术特点，科学地设置热轴预报门槛值，提高运输效率，理性地界定人机责任，恰当地采取处置措施，以设备质量责任促进技术发展，提高红外线热轴预报的兑现率。

转变运用观念，树立起保安全、保畅通的观念是确保红外线走向健康发展之路的重要思想基础。因此，各级红外线技术管理人员尤其是红外线设备研发人员，要充分认识到“安全是手段，畅通是目的”，没有运输效率和经济效益的安全模式就没有出路。为此，建议加强红外线预报兑现率考核及红外线设备误报原因分析，按照《铁路行车设备故障调查处理办法》严格定责，追究误报责任，确保迅速转变运用观念。

提高热轴预报，兑现率大秦线、青藏线红外线双探结构的运用实践证明，内外结合的探测模式能够大幅压缩阳光干扰和密封罩摩擦热造成的误报，从而大幅提高红外线预报兑现率。因此，加快双探改造是提高兑现率的有力措施。同时，要加强对热轴故障规律的研究，针对列车牵引定数不断增加、列车运行速度不断提高的特点，修改热判模型，优化热判标准；要完善设备自检功能，屏蔽设备自身故障造成的误报；要充分利用5T预报信息，对热轴故障进行综合判断。

完善故障判断手段，研究开发红外线激热拦停故障判断系统，由系统对列车是否能够继续安全运行进行智能判断，缩短列车区间停留时间，减少误甩、误放，把机车乘务员从仅凭经验进行故障判断的低级手段中解放出来，确保运输安全畅通。同时，通过记录预报轴承图片和原始温度，对轴承故障表现形式进行研究，为热判标准的完善提供第一手资料，提高红外线轴温探测系统的预报品质1。

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学