thds-a型探测站说明书.doc
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THDS-A型红外线轴温探测系统
探测站技术手册
哈尔滨铁路局哈尔滨科学技术研究所
哈尔滨威克科技股份有限公司
目录
概述 3
第一部分探测站基本构成及安装 2
第一章 轨边设备结构组成 2
第二章 室内设备结构组成 4
第二部分探测站工作原理 7
第一章 系统过车采集工作流程 7
第二章 系统自检工作流程 8
第三章 系统通讯流程 12
第三部分探测站硬件系统功能及使用说明 14
第一章电源箱组成功能及使用说明 14
第二章电源箱各个板卡功能及使用说明 16
(一)JYB-1型逻辑电源板使用说明 16
(二)BYB-1型板用电源板使用说明 18
(三)GYB-1型功率电源板使用说明 20
(四)LYB-1型制冷电源板使用说明 22
(五)RYB-1型加热电源板使用说明 24
(六)XYB-1型信号电源板使用说明 26
第三章控制箱组成功能及使用说明 28
第四章控制箱各个板卡功能及使用说明 33
(一)LKB-1型制冷控制板使用说明 33
(二)RKB-1型加热控制板使用说明 35
(三)KZB-1型控制板使用说明 39
(四)QFB-1型前放板使用说明 41
第五章探头箱使用说明 44
第六章温度传感器与车轮传感器主要技术指标 47
第四部分探测站系统软件功能及使用说明 49
第一章探测站软件模块说明 49
(一)软件的全程采集模块 49
(二)软件的数据处理模块 50
(三)软件的自检功能模块 51
(四)软件的调试功能模块 51
(五)软件的通信及数据分析模块 51
第二章探测站软件部分使用说明 52
(一)实时显示处理软件使用说明 52
(二)数据分析软件使用说明 64
第五部分探测站设备检修与维护 73
第一章探测站设备半月检标准 73
(一)室外部分 73
(二)室内部分 74
第二章探测站设备常见故障分析 76
第六部分探测站电缆及插头定义表 79
附录1电源箱航空插头定义 79
附录2控制箱航空插头定义 80
附录3探头箱及分线箱航空插头定义 82
附录4控制箱W1,W2连接电缆定义 85
-2-
THDS-A型红外线探测站技术手册
概述
红外线轴温探测设备从一代机发展到二代机实现了监测的数字化、自动化,并实现了信息的联网,为铁路的安全运行提供了保证,发挥很大社会效益。
随着列车提速,以及铁路装备“跨越式发展”的部署和实施,对红外线轴温探测系统提供了新的要求。
特别是随着车速的提高,用户对列车运行安全更加重视,铁路运营管理部门对探测站的测量精度、信息采集的广度、热轴预报兑现率、探测站设备维护的方便性、无故障运行时间、故障排除时间等指标提出了更高的要求。
针对这些要求,必须开发新一代的热轴探测站设备,达到红外线轴温探测的智能化、网络化、信息化和标准化的要求。
随着计算机技术和传感器技术的发展,为发展新一代红外轴温探测系统提供了技术基础。
新型探测站根据铁道部指定的标准,命名为THDS-A型红外线轴温探测系统,这里主要描述其探测站部分的技术、安装与使用。
第一部分探测站基本构成及安装
探测站设备包括室内设备和室外设备两部分以及连接电缆,室外设备包括车轮传感器、红外轴温扫描器、卡轨器、室外分线箱、除雪装置、环温箱(环境温度传感器)等,室内设备包括电源防雷箱、通道防雷箱、UPS不间断电源、探测机柜等。
第一章轨边设备结构组成
轨边设备由以下部分组成
a.红外轴温箱扫描器(内装探头)
b.卡轨器
c.过轨管组件
d.车轮传感器(简称磁头)
e.环境温度传感器
f.分线箱
轨边设备是探测站的重要组成部分,主要的传感器都安装在轨边的轴箱扫描器和卡轨器中。
轨边设备的技术性能直接影响轴温测量的准确度和系统的稳定度。
THDS-A型系统探测站轨边设备具有以下优点:
● 轨边设备结构紧凑。
安装时不用拨枕木、不用深挖道渣,便于轨边设备的快速安装。
● 卡轨器里道渣较高,排除了道渣挤压影响,提高安装的一致性和探测角度的准确性。
● 轨边设备个机构部件设计精巧,具有探头的快速安装、快速更换的特点,适应了列车提速对轨边作业的新要求,方便了提速干线设备的维护。
● 具有很好的兼容性。
电缆布线设计时,充分考虑了兼容性,可以兼容各厂家的探头,磁头、板件等。
● 轴温探头安装卡具,具有快装快拆的功能。
(1)卡轨器
卡轨器是轴温扫描器的安装承载平台,要求卡爪与钢轨之间可靠连接,并保证一定的安装精度和稳定度;同时要求为轴箱扫描器提供一级减振。
以便保证轴箱扫描器具有较为一致的、稳定的安装角度和位置,为探头瞄准提供稳定的平台,同时减缓钢轨振动对扫描器的冲击.卡轨器的设计中着重考虑了卡爪和托架的钢性,通过扩大卡爪和钢轨底面的接触面积和托架的机械强度,保证了卡轨器的安装尺寸的一致性和稳定性。
卡轨器为轴箱扫描提供了安装面,为保证其探测方位还设计有调节机构。
在安装后,探头能够沿钢轨方向,垂直钢轨方向进行直线移动。
此外,卡轨器还为2#、3#车轮传感器提供了安装基面,能够满足在50轨、60轨、75轨等不同轨型上安装的需要。
为减小轨边振动、冲击对探头的影响,卡轨器和轴箱扫描器设计有双级减震器,试验证明减震效果很好,可保证探头在高速重载列车运行区段的正常使用。
整个轴箱扫描器卡轨器部件结构紧凑,安装时不需拨枕、少拨道渣,轨边操作简单,拆卸方便,满足捣固清筛等轨边作业要求。
(2)轴箱扫描器
是轴温探头的安装平台,要求实现以下功能:
减振、内外探头同时安装、探头仰角为45°偏角为3°~5°角可调、个转角电机驱动双保护门、光子热靶实现一体化结构、箱体采用玻璃钢材料减小阳光辐射对扫描器内腔的升温作用、防腐蚀、抗击打、便于安装、拆卸和维修。
采用热靶标定的自适应温度标定方法,实时获得轴温计算标准,使系统能够自动适应探头工作状态的变化,使轴温计算准确。
热靶大门组合件除为轴温计算提供温度基准外,还要在列车到达前、后将红外轴箱扫描器封闭,保护内部的清洁,并避免某些外界因素损坏内部部件。
热靶大门组合件由力矩转角电机驱动,结构简单可靠,易于维护。
且在掉电状态下能够保持自锁状态,有效避免人为破坏。
第二章室内设备结构组成
室内设备包括电源防雷箱、通道防雷箱、UPS不间断电源、探测站机柜等。
电源防雷箱采用外置壁挂式,通道防雷箱采用机柜式,UPS放置在机柜外。
探测站机柜主要有主机箱(工控机)、键盘、显示器、控制箱、车号箱、电源箱、远程管理箱等部分组成。
探测站设备构成示意图如图所示。
室内设备是探测站的核心,在设计时要求在实现基本功能外,着重考虑了可靠性、稳定性、维护的方便性等,具有以下特点:
● 采用高速采集卡,为系统对列车运行的各重要参数实现全息采集提供了强大的采集、信息处理平台。
● 高速处理器、大容量存储器的运用,保证了探测站可以实现对高速运行列车动态信息的采集。
列车信息包括车速、车号、轴温等,为更准确测温、准确预报、提高兑现率,必须有更丰富的列车信息为基础,通过对大量基础信息的分析处理,更准确把握列车轴温的变化规律,正确预报热轴。
出有探测站设备由于当时技术水平的原因,主计算机的处理比较小,数据存储容量也较小,无法对列车信息进行全方位的采集、存储和处理,已经不能满足新的要求。
● 主计算机采用标准的工控机,性能稳定,功能强大。
配备键盘显示器,具有良好的人机界面,方便操作。
● 采用高速通信接口,为列车信息的快速传输、快速反应、快速处理提高基础。
● 采用网络和软件技术,实现远程管理和维护。
现有设备由于没有远程维护的功能,使得探测站软件升级、故障判断、故障处理工作必须到探测站才能完成,今后这些工作将可以在维护中心、在车间、在办公室里通过远程通信手段来完成。
● 控制箱采用总线式结构,便于系统的维修,对缩短维修时间有决定性的作用。
● 采用功率、信号双总线模式,简化电路板间的互连,外引线全部从后面板出入,提高了可靠性,简化了生产加工工艺。
● 采用内部串行通信总线技术,实现在线读取各板卡的ID号,便于三个系统对电路板卡的实时同步管理。
●采用磁头冗余技术,基本消除了磁头故障对设备接车的影响。
当任意一个磁头故障时,不影响设备的正常运行。
●而双探头的采用,一方面使探测方位更有针对性,两个探头也起到冗余的作用,从而提高了设备运行、热轴探测的可靠性。
(1)主机箱
THDS-A型系统采用工业控制计算机做为探测站主机,标准的19英寸4U机箱。
CPU采用p43.0GHz,内存2Gbyte,硬盘160Gbyte。
性能上满足双向探测8个探头、两套智能跟踪装置的控制和实时采集同时工作的要求。
为实现轴温、磁头等信号的全信息采集,数据信息的高速处理提供了基础。
(2)前放箱
前放箱是计算机和探测站轨边设备之间的桥梁,要求完成轴温信号、车轮传感器信号、车号信息、其他辅助传感器信号的调整,同时执行主计算机对轨边设备的控制指令。
前放箱采用总线的形式实现电路板和电路板之间、电路板和外线之间的信号交换。
总线分为左右两个区域,左边是信号总线区,右边是功率总线区,两区分别采用不同的接插件一适应不同的要求。
控制箱内包括磁头信号处理板、温度信号调理板、模拟信号调理板、制冷温度控制板、探头较零板和功率控制板。
每个板上设有指示灯、测试孔和操作按钮。
前放箱后面板设有扫描器控制、辅助信号、电源、探头信号、通信、模拟信号和数字信号等插座。
(3)电源系统
电源箱为19英寸4U机箱,分别为上下行两个方向的控制箱提供电源。
① 电源箱前面板:
提供上下行两套电源的指示及检测端子,面板上附有上下行电源显示板。
② 电源箱后面板:
提供上下行两套电源的输出端子,两套电源配有各自的电源开关。
机箱内电源布局:
面向前面板,机箱左侧为上行控制箱电源,机箱右侧为下行控制箱电源。
每套电源包括±18v电源,±12v电源、+6v电源、功率32v电源。
通过电源转换板将30v电源二次变换的到15v调制电源和5v逻辑电源。
第二部分探测站工作原理
THDS-A型红外轴温探测系统(以下简称THDS-A型系统)包括探测站、红外线监测中心等组成,探测站是整个系统的主要部分,完成列车车速、轴距、轴温等列车运行信息的采集、处理以及信号的传输通信等功能。
探测站整体工作流程如下图表示:
数据采集工作线程
主界面主线程
数据处理模块
DLL
中心控制模块
自检功能模块
界面显示模块
在主机启动后,系统自动运行探测站软件,主程序派生出若干线程分别处理界面显示模块、自检功能模块、数据采集模块及数据处理模块等,各线程间切换都采用消息传递机制,利用消息函数自带的参数进行分类处理。
第一章系统过车采集工作流程
系统过车采集模块作为整个系统中的最重要模块,主程序把该模块置为最高优先级处理的线程,该线程中还派生出侦测磁钢信号子线程,AD信号采集子线程和车号信息处理子线程三个线程同时运行。
该线程主要实现的功能包括5个部分:
1.全列过车轴温波形和磁钢信号波形的采集。
2.辅助磁钢板的中断信号处理及轴距,车速数据。
3.列车车号信息的采集。
4.外围硬件IO控制及环箱温,靶温等温度处理辅助数据采集。
5.系统工作时独立的自检信息所需数据的采集。
第二章系统自检工作流程
系统自检分为实时状态检测和手动控制检测两部分。
1.实时状态检测
系统运行过程中,定时刷新各项实时状态,如果当前正在过车,暂停刷新。
同时定时检查各项状态是否变化,如果变化在本地保存报文并上传至中心。
实时状态检测无须人工参与,由系统自动完成。
实时状态检测工作流程如下:
2.手动控制检测
手动控制检测分为状态单独控制和状态整体控制两大部分。
状态单独控制分为7项,开/关总控,开/关保护门,开/关热靶总控,开/关热靶,开/关校零,开/关车号。
用户在点击控制按钮后,主界面将设置对应的控制状态,采集线程根据当前的控制状态做相应的处理。
工作流程如下:
状态整体控制分为5项,前放板自检,探头噪声检测,探头漂移检测,磁钢噪声检测,电源波动检测。
前放板自检是通过给指定通道固定电压,对前放板本身进行检查。
在用户进行前放板检测时,主界面线程给采集线程发送消息通知开始检测。
检测完毕后自动生成单项自检文件保存在本地。
工作流程如下:
探头噪声检测,磁钢噪声检测和电源波动检测过程类似,在用户进行检测时,提取计算出检测结果,显示在列表中,并生成单项自检文件保存在本地。
工作流程如下:
探头漂移检测过程需要5分钟,如果检测过程中探测站正在过车,系统自动停止检测并切换到实时状态页面。
在用户进行检测时,每10秒从通道读取一点,取30点后,计算出峰逢值,显示在列表中,并生成单项自检文件保存在本地。
工作流程如下:
系统自检报表功能是将上述五项检测逐一自动完成,最后生成固定格式的报表,保存到本地并上传至中心。
工作流程如下:
第三章系统通讯流程
探测站通讯使用独立的功能模块实现,采用文件共享的存储方式,和探测站主程序完全独立,互不干扰。
探测站将上传文件都自动保存至上传文件目录中,通信线程实时监视该目录,如果有更新文件,则将该文件取出上传。
工作流程如下:
第三部分探测站硬件系统功能及使用说明
第一章电源箱组成功能及使用说明
THDS-A车辆安全检测系统电源箱是一种适用于统型机,采用欧式总线、前插板方式的电源箱。
可以同时给2套THDS-A车辆安全检测系统控制箱供电。
(1)主要技术指标
●适用系统:
统型机系统
●连接THDS-A车辆安全检测系统控制箱数量:
2台(上下行)
●外部连接线:
电源转接线
●模板配置(全部配置)见表1
●使用环境:
环境温度:
-30℃~+50℃
相对湿度:
40%~85%
存储温度:
-40℃~+85℃
●最大外形尺寸:
(宽Χ高Χ深)480mmΧ180mmΧ520mm
(2)整机组成
整机由机箱和模板组成,模板名称及数量(完全配置)
模板名称
型号
单位
数量
逻辑电源板
JYB-1
块
1
板用电源板
BYB-1
块
1
信号电源板
XYB-1
块
1
功率电源板
GYB-1
块
1
加热电源板
RYB-1
块
1
制冷电源板
LYB-1
块
4
(3)电源箱的使用
3.1前面板说明(见图1)
图1
电源箱模板的使用:
逻辑电源、板用电源、信号电源、功率电源、加热电源等5块电源板的输出分别与两路电源转接插座相连。
制冷电源1(2块)只与电源转接1相连,制冷电源2(2块)只与电源转接2相连。
按电源箱前面板模板名称位置插入相应名称的模板不要插错,插好后旋紧面板螺钉。
3.2后面板说明(见图2)
图2
“电源转接1”插座,连接1台THDS-A车辆安全检测系统控制箱;“电源转接2”插座,连接另1台THDS-A车辆安全检测系统控制箱。
控制电源箱底板上的风机开关,只有插上“加热电源”板时,风机才可以使用。
(4)电源箱的安装
如果连接2台控制箱,则电源箱放在2台控制箱的中间,“电源转接1”插座连接上面的控制箱;“电源转接2”插座连接下面的控制箱。
如果连接1台控制箱,则电源箱放在控制箱的上面,“电源转接2”插座连接控制箱。
由于电源箱风机安装在电源箱的底部,所以电源箱的底板与控制箱之间应留有约10mm间隙,供电源箱通风使用。
(5)使用方法
连接交流电源,将3扁插品字尾电源线一端插入电源箱,另一端插入220VAC插座,合上电源箱前面板上的电源开关,前面板指示灯应处于点亮状态,对应的电压应正确。
确认各板电压正确无误后,关掉电源再用电源转接线连接控制箱。
(6)测试点典型电压值
电源板名称
测试点名称
电压值
逻辑电源
VCC
5±0.2V
校5V
5±0.2V
板用电源
+12V
12±0.2V
-12V
-12±0.2V
信号电源
+18V
18±0.2V
-18V
-18±0.2V
功率电源
30V
30+1V
加热电源
主15V
15±0.2V
辅15V
15±0.2V
制冷电源
7V
7±0.2V
(7)电源转接插座定义见附录1-1
第二章电源箱各个板卡功能及使用说明
(一)JYB-1型逻辑电源板使用说明
JYB-1型逻辑电源板是统型机电源箱模板之一,采用15针欧式插针和前插板方式的电源板。
本电源板适用于统型机电源箱。
(1)主要技术指标
●交流输入:
一组VCC电源11V/6A,一组校零电源9V/0.3A。
●VCC电源输出电压:
5V±0.2V。
●VCC电源最大输出电流:
5A
●校零电源输出电压:
5V±0.1V。
●直流辅助电源最大输出电流:
0.3A
●输出纹波:
≤10mV(有效值)
●使用环境:
环境温度:
-30℃~+50℃
相对湿度:
40%~85%
存储温度:
-40℃~+85℃
●外形尺寸:
178mmΧ114mm
(2)电路组成
(3)逻辑电源板的使用
指示灯:
●VCC:
VCC电源电压指示灯
●校5V:
校零5V电源电压指示灯
测试孔:
●VCC、地:
为VCC电源输出电压测试孔
●校5V、校地:
校零电源输出电压测试孔
开机上电:
●逻辑电源板插入统电源箱“逻辑电源”位置,开机上电后,VCC指示灯、校5V指示灯应处于点亮状态。
输出电压测试:
●用万用表测试VCC电压,红表笔接“VCC”测试端子,黑表笔接“地”测试端子。
●用万用表测试校5V电压,红表笔接“校5V”测试端子,黑表笔接“校地”测试端子。
(二)BYB-1型板用电源板使用说明
BYB-1型板用电源板是统电源箱模板之一,采用15针欧式插针和前插板方式的电源板。
本电源板适用于统型机电源箱。
(1)主要技术指标
●交流输入:
二组15V/2A。
●+12电源输出电压:
12V±0.2V。
●+12电源最大输出电流:
1.5A
●-12电源输出电压:
-12V±0.2V。
●-12电源最大输出电流:
1.5A
●输出纹波:
≤10mV(有效值)
●使用环境:
环境温度:
-30℃~+50℃
相对湿度:
40%~85%
存储温度:
-40℃~+85℃
●外形尺寸:
178mmΧ114mm
(2)电路组成及框图
板用电源板由整流滤波电路、稳压电路等组成。
(3)板用电源板的使用图1
指示灯:
●+12V:
+12V电源电压指示灯
●-12V:
-12V电源电压指示灯
测试孔:
●+12V、地:
为+12电源输出电压测试孔
●-12V、地:
为-12V电源输出电压测试孔
开机上电:
●板用电源板插入统电源箱“板用电源”位置,开机上电后,+12V指示灯、-12V指示灯应处于点亮状态。
输出电压测试:
●用万用表测试+12V电压,红表笔接“+12V”测试端子,黑表笔接“地”测试端子,电压值应为12V±0.2V。
●用万用表测试-12V电压,红表笔接“-12V”测试端子,黑表笔接“地”测试端子,电压值应为-12V±0.2V。
(三)GYB-1型功率电源板使用说明
GYB-1型功率电源板是统电源箱模板之一,采用15针欧式插针和前插板方式的电源板。
本电源板适用于统型机电源箱。
(1)主要技术指标
●交流输入:
一组30V/4A。
●30V电源输出电压:
32V±3V。
●30V电源最大输出电流:
4A
●输出纹波:
≤10mV(有效值)
●使用环境:
环境温度:
-30℃~+50℃
相对湿度:
40%~85%
存储温度:
-40℃~+85℃
●外形尺寸:
178mmΧ114mm
(2)电路组成及框图
注:
整流桥安装在电源箱底板上,稳压管安装在电源箱后面板的散热片上。
(3)功率电源板的使用
指示灯:
●30V:
30V电源电压指示灯
测试孔:
●30V、地:
为30V电源输出电压测试孔
开机上电:
●功率电源板插入统电源箱“功率电源”位置,开机上电后,30V指示灯应处于点亮状态。
输出电压测试:
●用万用表测试30V电压,红表笔接“30V”测试端子,黑表笔接“地”测试端子,电压值为:
30V+1V。
(四)LYB-1型制冷电源板使用说明
LYB-1型制冷电源板是一种专门配合LKB-1制冷控制板使用,采用15针欧式插针和前插板方式的新型制冷电源板。
本制冷电源板适用于统型机电源箱与准统型机双探光子控制箱。
(1)主要技术指标
●交流输入:
12V/1.2A一组
●直流输出电压:
7V±0.2V。
●最大输出电流:
1A–1.050A
●保护电流值:
1A–1.050A
●输出纹波:
≤10mV(有效值)
●使用环境:
环境温度:
-30℃~+50℃
相对湿度:
40%~85%
存储温度:
-40℃~+85℃
●外形尺寸:
178mmΧ114mm
(2)电路组成及框图
制冷电源板由整流滤波电路、基准电路、采样电路、比较放大电路、过流保护电路、驱动电路、调整电路等组成。
(3)制冷电源板的使用
制冷电源板
○7V
○+7V
○冷流+
○7V地
○冷流-
图1
指示灯:
●7V:
7V电源电压
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