车辆轴温检测

汽车前轴高温锻件自动化三维测量检测技术随着汽车行业的不断发展，对汽车的安全性和可靠性的要求越来越高，对于汽车零部件的质量要求也越来越高，特别是对于一些关键零部件的质量要求更是严格。

汽车前轴高温锻件作为汽车前轮悬挂系统的主要组成部分，直接影响到汽车的操控性、稳定性和安全性。

因此，对其进行检测和检验的工作显得尤为重要。

汽车前轴高温锻件的质量受到原材料、锻造工艺、热处理工艺等多种因素的影响，其内部存在一定的缺陷，如孔洞、夹杂、裂纹等，这些缺陷往往会导致前轴高温锻件的强度、韧性和耐久性等性能下降，直接影响到汽车的使用寿命和安全性。

因此，必须对其进行全面、准确的检测，及时发现并排除缺陷，确保其质量合格，保障汽车的安全性和可靠性。

传统的汽车前轴高温锻件检测方法主要采用目视检测、X射线检测、超声波检测、磁粉检测等传统无损检测方法，这些方法虽然精度较高，但存在一定程度的误差和漏检。

而且，采用这些传统的检测方法，需要人工操作，工作效率低下，成本较高，不适应现代企业的高效、自动化生产的要求。

近年来，随着计算机视觉、三维成像、数字化制造等新技术的应用和发展，以机器视觉和三维测量为主的自动化测量检测技术逐渐成为本领域的发展趋势。

采用自动化测量检测技术可大大提高测量效率和准确性，降低成本，提升产品质量。

针对汽车前轴高温锻件的自动化三维测量检测技术，主要采用激光扫描仪进行三维测量，对前轴高温锻件的内部和外部缺陷进行全面、准确的识别和检测。

具体流程如下：第一步，将汽车前轴高温锻件放置在测量平台上，根据测量任务要求，选择适当的激光扫描仪进行测量。

设置扫描仪的扫描区域和分辨率等参数。

第二步，打开激光扫描仪，开始对前轴高温锻件进行三维扫描。

扫描过程中，激光扫描仪会自动记录下前轴高温锻件的每个点的坐标位置和颜色信息，生成三维点云数据，并将其存储在计算机中。

第三步，利用三维重构软件对测量得到的三维点云数据进行处理，恢复出汽车前轴高温锻件的三维模型。

铁路客车轴温检测系统的应用与分析摘要列车在运行过程中，机车车辆与钢轨的冲击、动力效应和震动，将导致车辆走行部分各轴承的发热。

当轴承磨损或产生缺陷时，不正常发热增大，将会严重影响车辆的行车安全，造成巨大的生命和财产损失。

所以性能优良、可靠的列车车辆轴温监测报警系统对保证行车安全具有重要的意义。

本文介绍的轴温报警系统是一种新型的走行部安全监测系统，采用数字和模拟传感器冗余测温技术，对轮对轴承的工作温度进行实时监测并判断报警。

关键词轴温检测系统传感器故障报警1.系统组成轴温报警系统包括轴温报警器、轴温记录仪、温度传感器（包括轴温传感器、环温传感器）、声光报警器、传输线缆等。

见图1。

图1轴温传感器安装于轴箱上，能够实时采集轴端的温度，转换并传输给相应的报警器。

传感器内核采用数字信号和模拟信号的冗余设计，部分故障时不影响测温的可靠性，同时综合了数字传感器抗干扰能力强，模拟传感器测温范围广的优点。

另外，传感器探头结构实现了自由旋转的安装方式，在保证安装可靠的同时，能够选择更合理的走线方向，提高可靠性与使用寿命。

环温传感器安装于车下的相应支架上，能够采集环境温度。

内核与结构采用与轴温传感器相同的设计，仅外部接口有差异。

报警器安装于车厢的电气控制柜内，能够实时监测轴温、环温，诊断报警状态，并与整个系统、网关交互轴温数据与故障状态等。

报警输出，除声光报警和相应轴温闪烁显示外，新增安全环路输出功能，参与控车。

记录仪安装于车厢的电气控制柜内，能够显示并记录系统内的轴温数据与故障状态，记录间隔可以设置，记录数据能够通过存储器转储，通过导入相应的地面分析系统能够实现更全面的故障预判。

同时可以显示轴温曲线，能够有效帮助运营时的在线预判，排除隐患，避免事故的发生。

1.轴温报警系统的功能说明2.1面板说明轴温报警器通常采用嵌入式安装方式。

其面板包括LCD液晶屏、报警指示灯、通信指示灯、蜂鸣器、键盘及键盘锁组成。

见图2。

图2LCD液晶屏用于显示输出，当自检时开机显黑1s 后，显示相应自检参数；自检完成后显示相应轴温信息；当设备故障或工作异常时则长期显黑、无字或者乱码。

动车组轴温检测的应用发布时间：2021-05-05T13:01:16.289Z 来源：《中国科技人才》2021年第4期作者：王正才管苑凯李鹏达[导读] 随着动车组列车运行速度的不断提升，动车组轮对及轴承的工作条件正在变得十分恶劣，在动车组列车运行过程中轴箱轴承不但要承受巨大的轴重及车体重量，还要承受通过钢轨接头道岔时的冲击力，这给轴承带来了巨大的挑战。

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要：动车组列车运行速度不断提升，拉近了城市间的距离，但也给车辆安全运行带来了挑战。

随着速度的提高，对转动部件的要求也越来越苛。

轴箱轴承一直是处于重负载的高速运动状态，一旦发生卡滞、严重磨损极易发生燃轴情况，给车辆运行带来巨大风险。

为了及时检测轴箱轴承的状态，引用了轴箱温度检测装置，能够时刻反馈轴箱温度情况。

本文讨论当下动车组列车的轴温检测系统应用情况。

关键词：动车组，轴温检测，应用1.研究背景随着动车组列车运行速度的不断提升，动车组轮对及轴承的工作条件正在变得十分恶劣，在动车组列车运行过程中轴箱轴承不但要承受巨大的轴重及车体重量，还要承受通过钢轨接头道岔时的冲击力，这给轴承带来了巨大的挑战。

但在轮对轴承组装过程中，如果轴承清洁度不足、轴承质量存在缺陷等都会给运行中的车辆带来巨大的安全隐患。

温升是轴箱轴承发生故障最先表现出的迹象，也是最容易最稳定捕捉的现象，所以轴温检测系统应运而生。

顾名思义，轴温就是检测轴箱温度的检测系统，能够时刻捕捉轴箱温度，反馈轴承工作情况。

2.技术要求分析国内动车组使用车载轴温检测系统，轴温监测系统满足 TB/T3057-2002 机车轴承温度监测报警装置技术条件和 TB/T2226-2002 铁道客车用集中轴温报警器技术条件。

各车载轴温监测装置性能均符合如下参数：在-15℃～105℃温度范围内，测量误差不应超过±2℃；在小于-15℃或大于 105℃温度范围时，测量误差不应超过±4℃。

高速铁路车辆轴箱温度在线监测技术研究随着高速铁路的迅猛发展和运营速度的不断提升，轴箱温度的监测已经成为保障列车运行安全的重要环节之一。

车辆轴箱温度异常可能会导致轴承故障，甚至发生严重事故。

因此，针对高速铁路车辆轴箱温度在线监测技术的研究显得尤为重要。

随着传感器技术的快速发展，车辆轴箱温度在线监测技术也得到了大幅改进。

目前常用的技术包括红外测温技术、光纤传感技术和无线传感器技术等。

红外测温技术是最常见的一种车辆轴箱温度在线监测技术。

它通过在列车运行过程中使用红外测温仪对轮对轴温度进行实时监测，从而及时发现温度异常情况。

这种技术具有测量范围广、测量精度高、实时性强等优点。

然而，红外测温技术也存在一些问题，比如受环境因素影响较大、对设备安装位置要求较高等。

光纤传感技术是一种较新的车辆轴箱温度在线监测技术。

它通过在轴箱内部设置光纤传感器，实现对轴温的实时监测。

这种技术具有测量范围广、抗干扰能力强等优点。

光纤传感技术不仅可以监测轴箱温度，还可以监测轴承温度、振动等其他参数，为轴承健康状态评估提供了重要数据。

不过，光纤传感技术的成本较高，安装和维护也比较复杂。

无线传感器技术是近年来发展迅速的一种车辆轴箱温度在线监测技术。

通过在轴箱内部安装无线传感器节点，实现对轴温的无线传输和实时监测。

这种技术具有安装方便、成本低廉、可靠性高等优点。

无线传感器技术的发展为车辆轴箱温度在线监测提供了更加便捷和经济的解决方案。

在车辆轴箱温度在线监测技术研究过程中，数据处理和分析也是一个关键环节。

通过对实时监测数据进行处理和分析，可以提取出轮对轴温度的特征参数，进而判断轴箱温度是否正常，发现潜在的故障问题。

常用的数据处理方法包括小波变换、神经网络、遗传算法等。

此外，车辆轴箱温度在线监测技术研究还需要考虑实际应用场景和运营环境。

例如，应根据列车速度、轴箱结构特点等因素选择合适的监测技术和传感器节点布置策略。

同时，还需要考虑传感器的耐候性能、防尘、防湿等特性，以充分满足高速铁路运行环境的要求。

摘要近年来我国高速铁路迅猛发展，列车运行速度己经达到了350km/h 。

随之可能遇到的各种危险因素出越来越多，其中列车在运行过程中，机车车辆与钢轨的冲击、动力效应和振动，会导数车辆各轴承的发热。

当列车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达行．轻则造成疲劳破坏重则直接等致火车发生故障翻车．造成巨大的生命和财产损失，严服影响到铁路运输安全。

本文在对国内外光纤光栅传感技术及其解调方案进行深入分析的基础上，学习研究了光栅光纤的成栅技术、封装技术和车轴测温有关知识；分析温度与（FBG）产生的信号的关系；并确定了光纤光栅测量火车车轴的总体方案以及宽带光源、光栅传感器，光纤耦合器等技术参数及型号、光纤光栅反射信号的解调技术的探索。

重点分析了监测系统的搭建以及相关器件的原理，并在一定条件下对测温方案进行实验验证，为进一步研究打下了基础。

关键字：光栅光纤、光纤耦合器、宽带光源、温度监测系统AbstractThe rapid development of the train speed has been reached 350km / h in China in recent years .Followed is a variety of risk factors that may be encountered more and more, where the train is running, rolling stock and rail impact, dynamic effects and vibration, will lead the number of vehicles bearing the heat.When the train bearing wear and produce defects ,then the unusual heat increases. Ranging from causing engine damage affect the vehicle's normal up to the line. The reported cause fatigue failure even eager shaft is directly caused by the train failure overturned. Diego into a huge life and property losses, the impact of strict service to rail transportation security.In-depth analysis on domestic and international fiber grating sensor demodulation scheme based on study and research into the gate of the grating fiber-optic technology. Fiber Fusion Splicer and packaging technology and the knowledge of the axle temperature; analysis of temperature and (FBG) the relationship of the signal; and determine the general scheme of the fiber grating measurement of train axles, as well as broadband light source, grating sensors, fiber optic couplers and other technical parameters and models, signal demodulation of fiber grating technology, exploration, and the corresponding optical path circuit design.Analyzed the structures of the monitoring system and related devices, principles, and under certain conditions, the temperature program experiment laid the foundation for further study.Keywords:grating fiber-optic ,fiber coupler, broadband light source, the temperature monitoring system目录1.绪论 (1)1.1测量高速列车车轴温度的意义 (1)1.2传统车轴温度测量的方法及特点 (1)1.3光纤光栅测量的发展概况 (2)1.4论文的主要内容及工作 (2)2．光栅光纤的基本技术 (4)2.1光纤的基本结构 (4)2.2光栅的成栅技术 (5)2.2.1光敏光栅的制备 (5)2.2.2成栅的紫外光源 (5)2.2.3成栅的方法 (5)2.3光纤封装 (7)2.3．1光线的封装 (8)2.3.2封装技术的要求 (8)3．布拉格光栅的温度传感理论及解调方法 (9)3.1光纤布拉格光栅的基本参数 (9)3.2光纤光栅测温原理 (9)3.2.1光纤布拉格光栅的传输特性 (9)3.2.2光纤布拉格光栅的温度特性 (13)3.3光纤布拉格光栅解调技术 (15)3.3.1干涉解调法 (15)3.3.2滤波解调法 (16)3.3.3匹配光栅法 (17)4温度检测监测系统的设计 (19)4.1车轴温度检测监测系统组成 (19)4.2车轴温度检测监测系统的设计 (19)4.3器件的选取 (20)4.3.1光纤布拉格光栅 (20)4.3.2宽带光源 (21)4.3.3光耦合器 (22)4.3.4解调仪 (22)5测温系统温度传感实验 (24)5. 1温度标定实验 (24)5.1.1温度标定理论基础 (24)5.1.2温度标定的结论分析 (25)5.2温度测量 (31)5.2.1温度测量的数据采集 (31)5.1.2温度数据处理 (33)5.3实验结论分析 (34)6总结 (35)7附录 (36)参考文献 (38)致谢 (41)1.绪论随着我国高速铁路迅猛发展，列车运行速度己经达到了350km/h 。

第十一章红外线轴温探测系统第一节红外热轴探测系统红外线轴温探测系统经历了第一代、第二代及第三代，目前使用得较多的是第三代HBDS-Ⅲ型红外热轴探测系统。

HBDS-Ⅲ型红外热轴探测系统(以下简称三型机)是为适应列车不断提速而开发的新型热轴探测系统，采用调制型致冷式光子探头和新型的自适应轴温计算技术，满足最高车速达360公里/小时运行列车轴温探测和热轴报警的需要。

三型机的光子探头采用碲镉汞光导型(HgCdTe-Pc)器件，器件响应时间常数小于1微秒；探测器件采用半导体二级致冷，使探头的响应率及信噪比比常温工作状态下的探测器有很大提高。

探头光路用调制盘调制，电路采用交流放大，实现高增益而没有漂移。

探测器件采用国内器件，降低成本。

三型机的轴温计算采用新型的自适应轴温计算技术，定量测温，轴温计算准确。

能满足5～360公里/小时运行的列车轴温探测和热轴报警的需要。

自适应轴温计算技术使系统具有一定的自适应能力，以往的轴温计算技术以探头的状态和性能保持不变为基础，对硬件提出较高要求，而且若探头性能发生变化即需人工调整或维修。

而自适应轴温计算技术使轴温计算精度不受系统状态变化的影响，能够自动适应探头工作状态和性能的变化，适应探测器件响应率的变化，适应探头光学系统增益和电路增益的变化，弥补探头的不一致性，保证轴温计算准确。

三型机软件对异常波形进行处理，克服了由于探测器件对异常光源比较敏感而对测温和热轴预报的影响。

三型机的采集板采用智能方式，以80C552作为CPU，一块采集板可以进行单方向轴箱温度波形的采集和车号信息的采集，便于系统扩展。

三型机具有比较完善的自检，易于进行故障分析。

三型机与红外线测报中心及复示站的通讯方式与现有设备兼容，可直接与现有网络组网运行。

本章主要介绍探测站的内容，其它内容在《车辆运用与管理》中讲述。

一系统探测站构成及技术指标图10-1 红外轴温探测系统探测站的组成1 系统探测站构成探测站设备由轨边设备和轨边机房内设备组成，如图10-1。

车辆轴温测量技术方案1. 背景与意义在车辆运行过程中，由于摩擦等因素的作用，车轴温度会不断上升，甚至超过正常温度范围，从而对车辆的运行、安全等造成很大的威胁，甚至会引发火灾等严重后果。

因此，实时、准确的监测和测量车辆轴承温度显得尤为重要。

2. 目前应用的技术方案目前，车辆轴温测量技术主要应用了以下三种方案：2.1 红外测温法红外测温是通过红外线测温仪器对物体表面所反射、辐射出的能量进行测量，以推算出物体表面的温度。

该方法能够得到较为准确的温度值，但其所监测的是车轴外表面的温度，并未能够真正反映车轴内部的温度变化情况。

2.2 空气冷却法空气冷却法是将车辆行驶过程中产生的风力通过导管引入车轴内部，利用温度逆转原理，将车轴内部过热温度带走，达到降温的效果。

但其实现过程比较复杂，成本也较高。

2.3 接触式测温法接触式测温法是通过使用接触式温度探头，直接将探头与轴承接触来测量车辆轴承的温度。

虽然其精度和准确性比较高，但这种方法也比较难以实现。

3. 新的技术方案根据以上已经应用的车辆轴温测量技术的缺点，我们提出了一种新的技术方案：声检测法。

3.1 原理声检测法利用声音在物质中的传播速度与温度呈现反比的性质，来测量车轴的温度值。

当车轴温度过高时，材料的声波传递速度会减缓，从而能够利用声音的传输速度与温度值之间的关系，来推算出车轴的内部温度并给出实时的报警提示。

3.2 技术特点声检测法具备以下技术特点：•1、非接触式测温，不需要去接触车轴表面；•2、实时监控，监控实时性较强，能够快速响应异常情况，给出有效的报警提示；•3、精度高，测量精度相对较高；•4、成本低，不需要像空气冷却法一样增加设备成本，使用便利。

4. 技术应用声检测法测量车辆轴温技术具有一定的市场前景和应用前途。

短期内，可以在公路、铁路等领域进行技术推广和应用。

长期来看，随着交通运输领域的发展，这项技术应用前景广大。

5. 总结车辆轴温测量技术的出现，不仅可以大大提高汽车、铁路等领域的运行安全性，也可为社会带来更好的经济效益。