一种机车轴温检测装置的设计

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 。

SERVO CONTROL高速动车组轴温监测系统的设计Design of Shaft Temperature Monitoring System for for High-speed EMU大连交通大学电气信息工程学院 张冲冲（Zhang Chongchong）轴承是保障高速动车组运行安全的关键零部件，其工作状态直接影响列车的安全运行，本文设计一款轴温监测系统应用于中国标准动车组上，在分析轴温监测系统装置的功能需求的基础上，采用模块化的设计方案，给出了设计思路。

设计出的轴温监测系统能够实时监测轴承温度变化情况，对于判断轴承运行状况，采取针对性的防护、处理措施，保障列车运行安全，具有重要的现实意义。

关键词：轴承；零部件；轴温监测系统；动车组Abstract: Bearings are the key components to ensure the safety of high-speed EMU. Their working status directly affects the safe operation of trains. This paper designs a shaft temperature monitoring system for use on Chinese standard EMU, analyzes the shaft temperature monitoring system. Based on the functional requirements, a modular design is given and the design ideas are given. The designed shaft temperature monitoring system can monitor the bearing temperature change in real time. It is of great significance to judge the bearing running condition and take targeted protection and treatment measures to ensure the safe operation of the train.Key words: Bearing; Parts; Shaft temperature monitoring system; EMU【中图分类号】U266 【文献标识码】B 【文章编号】1561-0330(2019)04-0100-041 引言近年来，我国高速铁路技术发展迅猛，为人民的出行带来了极大的便利。

1 绪论1.1 课题意义机车车辆在运行过程中车轴与轴承之间相互摩擦，容易使轴温升高，温度达到一定程度就会引起燃轴，轻则轴体变形、热轴、固死，造成机破，影响机车的正常运转，重则造成热切轴,车毁人亡，严重影响铁路运输安全，对国家造成巨大的经济损失。

对于机车轴承的温度控制不但可以防止火灾，而且对于延长仪器的工作寿命都有着极其重要的作用。

为此铁道部于2000年颁发了关于机车轴承温度监测报警装置技术条件（暂行）的通知，对机车轴承温度监测报警装置的研制生产提出了明确的规定和严格的技术要求，以便能及时、可靠、准确的对机车轴温进行监测报警，确保机车车辆的安全运行。

以前铁路工人采用手摸的方式对车轴进行温度检查。

在每趟列车进站停稳后，几十名列检工人钻入车下用手触摸轴箱判断温度，工人要在5-10分钟内检查完毕,劳动强度,安全保障率低。

后来使用红外线探测轴温装置,当列车通过安装在咽喉道岔处的探测装置时，红外线探头就会将车轴温度情况显示出来,值班列检人员根据显示，就能准确判断这趟列车是否有热轴发生.红外线探测只须一个人坐在室内，仅用一分钟就能把整趟列车的情况探测清楚。

减轻了列检人员的劳动强度，提高了检查的准确性、可靠性和工作效率，更提高了经济效益。

车轴温度随火车运输速度不断变化,长途列车的轴温又是怎样控制呢？所以又有了轴温报警装置。

当轴温超限时，显示器的报警装置便发出声响或红色信号,有关人员即可根据此采取防护措施。

不管列车跑多远，轴温报警装置都能随时发出信号,有效防止热轴、裂轴等重大事故发生,极大地保证了行车安全。

1。

2 解决方案那么如何设计一台机车轴承温度监测报警装置呢？DS18B20芯片可以把温度信号直接转换为数字量，而无须A/D转换器与数据调理电路，而且它采用单总线原理，易于电路扩展，只需在相应单总线上继续挂接器件即可。

我们可以利用DS18B20的这些优点,把4个DS18B20连接到轴承的上下左右，组成一个数据采集电路，对轴承的温度进行监测。

高速列车轴温在线检测系统的设计与开发随着交通运输的不断发展，高速列车作为一种重要的交通工具，其安全性和可靠性愈发受到关注。

其中，轴温的监测是保障高速列车运行安全的重要因素之一。

因此，设计和开发一套高速列车轴温在线检测系统对于提高列车运行效率和保障乘客安全非常关键。

本文将介绍一种高速列车轴温在线检测系统的设计与开发，并重点讨论该系统的关键技术和实现方法。

该系统采用物联网技术，通过传感器实时检测列车轴温，将数据传输到指定的数据中心进行集中处理和分析。

以下将依次介绍系统的硬件设计、软件开发和数据处理。

首先，系统的硬件设计主要包括传感器、数据采集模块和通信模块。

传感器以非接触式红外探测技术为核心，实时监测列车的轴温情况，并将数据传输到数据采集模块。

数据采集模块负责采集和处理传感器的数据，并通过通信模块将数据传输到指定的数据中心。

整个硬件设计需要考虑到工作环境的复杂性和稳定性，如防震、防水、耐高温等要求。

其次，系统的软件开发主要包括下位机程序和上位机程序。

下位机程序安装在数据采集模块中，负责实时采集列车轴温数据、数据传输和控制等功能。

上位机程序安装在数据中心，负责接收和处理轴温数据，并提供数据分析和报警功能。

下位机程序和上位机程序之间通过网络进行数据传输和通信，需要保证数据的及时性和准确性。

最后，系统的数据处理是整个系统设计的核心任务之一。

对于高速列车而言，轴温异常往往是突发性的，因此需要实时处理和分析轴温数据。

数据中心应具备高效的数据分析算法和实时报警系统，能够及时预警和应对轴温异常情况。

同时，该系统还应具备数据存储和追溯功能，以便后期的数据分析和故障排查。

为了保证系统的稳定性和可靠性，设计与开发过程中应充分考虑系统的可扩展性和维护性。

在硬件设计阶段，通过模块化设计和标准化接口，便于系统的升级和维修。

在软件开发阶段，采用先进的软件开发技术和编程规范，确保系统的可靠性和稳定性。

综上所述，高速列车轴温在线检测系统的设计与开发是一项复杂而又关键的工作。

课程名称：工程测试技术设计题目：高速机车轴温测试系统院系：机械工程系专业：机制二班年级：2010级姓名：张振、季川、苏晓茜指导教师：曾祥光西南交通大学峨眉校区2013年6月6日课程设计任务书专业姓名学号开题日期：年月日完成日期：年月日题目高速机车轴温测试系统一、设计的目的为了积极避免机车轴温现象给行车安全带来的隐患，多年来，人们一直致力与轴温探测系统的研究。

此处课程设计的目的在于研究DS1820传感器与单片机结合测试高速机车的轴温，避免轴温带来的危险。

二、设计的内容及要求此处设计基于DS1820温度传感器与单片机的结合，测试高速机车的轴温。

要求能检测机车每根轴的轴温、每台牵引电机的轴和抱轴瓦的温度。

检测的温度通过微机处理，可随时在屏幕上显示。

三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日西南交通大学目录一、测试任务 (4)1、测试系统的主要技术参数 (5)2、对测试系统的其他要求 (5)二、测试方案的选择 (5)1、传感器类型的选择 (6)2、红外轴温探测 (7)3、DS1820 (8)4、检测计算机系统的选择 (12)5、DS1820在单片计算机温度测控中的应用 (13)三、测试系统的硬件和软件设计 (14)1、系统的硬件构成 (14)2、传感器与主机的数据传输 (15)3、测试系统的软件设计 (16)4、系统的功能 (19)5、常见问题分析 (19)四、测试系统的可靠性与抗干扰设计 (20)1、系统电源的抗干扰设计 (21)2、系统主板的抗干扰设计 (21)3、系统软件的抗干扰设计 (21)五、测试系统的应用前景 (22)六、结束语 (22)七、参考文献 (22)高速机车轴温测试系统前言温度是科学研究和工业生产中应用极为普遍又极其重要的热工参数。

无论是在动力、机械、化工、冶金、制冷、电子、医药、食品、航天等工业部门，还是在国防、科学研究领域里都有大量的温度测量问题，因此可以说它对国民经济各部门都是必不可少的。

一种机车轴温检测装置的设计发表时间：2018-08-21T14:09:08.627Z 来源：《电力设备》2018年第13期作者：韩雪1 粟慧龙2 [导读] 摘要：本文设计了一种用于对机车轴温信号进行实时采样、存储与传输、实时数据处理的检测装置。

（1.湖南铁路科技职业技术学院湖南株洲 412001；2.湖南铁道职业技术学院湖南株洲 412001）摘要：本文设计了一种用于对机车轴温信号进行实时采样、存储与传输、实时数据处理的检测装置。

系统以LPC2136作为主控器件，包括DS18B20温度采集电路、USB存储电路，显示报警电路和声光报警电路，通讯接口采用的是RS485，实现了对机车轴温实时检测、记录和报警的功能。

关键词：轴温；检测，USB存储1、引言伴随着我国近几年铁路的高速发展，特别是铁路提速后，行车安全越来越重要，车轴是机车上的重要部件，车轴的温度是重要的安全指标之一。

轴温监测系统是对高速运行的机车车辆的车轴进行监测的一个系统，当温度过高时实现自动报警。

已有的机车轴温监测装置大都采用传统的51单片机，不但系统执行速度慢，而且由于片内资源及程序存储空间匮乏，芯片还要外接程序存储芯片等外设来弥补其自身片内资源的不足，同样使整个系统的性价比降低。

并且采用IC卡来进行数据的存储，存储容量小，记录信息简单，不适合机车长时间运行时数据的采集工作。

针对上述的不足，本文设计了一套基于LPC2136单片机的USB海量存储的机车轴温监测装置，可实时监测机车的轴温、海量存储行车数据和机车轴温、语音报警和液晶显示轴温故障信息。

2、系统组成及工作原理机车轴温检测系统的结构框图如图1所示，主要由LPC2136处理器模块、DS18B20轴温采集模块、轴温显示模块、USB存储电路、语音报警电路等组成。

图1 系统结构框图3、系统硬件设计3.1 处理器模块处理器是整个系统的核心，其主要任务是对机车的轴温进行采集、轴温数据的处理以及存储、LCD的数据显示、语音报警的处理以及用户操作指令的接收与处理。

机车轴温检测装置的设计
董海棠;蒋兆远
【期刊名称】《兰州交通大学学报》
【年(卷),期】2005(024)001
【摘要】机车轴温检测装置由高性能单片机、数据转储器、通讯电路、单总线控制电路、键盘和数字显示电路及地面信息处理系统组成,为机车车轴轴承的监视和检修提供重要依据,以保障机车运用安全,对机务部门实行状态修起到重要作用.详细介绍了轴温检测装置的技术方案、系统的组成、装置的工作原理、系统的功能及创新性与先进性,并对系统的推广及应用进行了积极乐观的分析.
【总页数】3页(P37-39)
【作者】董海棠;蒋兆远
【作者单位】兰州交通大学,机电研究所,甘肃,兰州,730070;兰州交通大学,机电研究所,甘肃,兰州,730070
【正文语种】中文
【中图分类】TP274.5
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