红外热像仪在轨道交通中的应用

一、火车轮轴热成像温度检测

①对铁路火车轮轴进行温度检测的必要性?

作为国家重要的运输系统,铁路系统日常的稳定运行关系到国民生产、生活的正常运转。随着国民经济的发展,铁路人流量和运行频次的增加,铁路运输的紧张状况将愈来愈突出,对火车的接触网和轮毂进行温度检测,显得十分重要。火车轮轴温度高于环境温度40℃以上,会损害轴承强度和刹车片性能,甚至是导致事故,所以此时必须更换,因此火车轮轴温度检测是铁路系统中规定必须检测的一个项目,而且每次温度过高情况都需要记录并做标记,最高温度轮轴的位置也需要进行记录。

②如何用红外热像仪检测火车轮轴?

火车的轮轴安装不当和超负荷运转时,与轴瓦摩擦会产生大量的热量,严重时会使整个车轴发热变红,最后发生车轴断裂,造成翻车事故,红外热像仪可以通过非接触测量来及时发现过热的轮轴并可以帮助工作人员快速找到隐患部位,避免因轮轴温度过高发生行车事故。东莞某项目需要利用红外热像仪检测运动的火车底部轮毂温度,要求测温精准且画面无拖影,发现温度异常区域及时预警,提醒铁路工作人员,安排检修解除安全隐患。由于火车处于快速运动状态,红外热像仪需要固定安装在轨道上,因此需要使用高速红外热像仪。长期户外使用时,需要安装防护罩,前端配备锗玻璃。

③红外热像仪检测独特优势:

目前在车辆段通常使用的检测仪器是红外点温仪,这在铁路系统中使用非常广泛,但红外点温仪检测轮轴有3个主要缺点:

1.容易造成漏检。红外点温仪只能显示一个区域范围的平均温度,不能反映整个轮轴的温度状态,测量时可能会造成漏检。

2.采样面积大,测量不精准。铁路系统用的红外点温仪光学系统较为简单,在2米外的采样范围就要达到20cm至35cm,而检测的火车轮轴的部位没有那么大的范围,这样容易造成测量误差。

3.测量不方便。为解决点温仪采样面积大的问题,铁路车辆维护工人往往需要在距离轮轴非常近的位置检测,这样即不方便,也容易造成安全隐患。

而使用红外热像仪进行检测时,热像仪测温的方便快捷的特性非常突出,特别是红外和可见光融合功能,在检测时站在2米外就能准确测量轮轴温度,可以大大提高检测效率,同时避免在检测时列车启动造成事故的隐患。采用火车轮毂红外检测系统,可以实时检测轮毂温度情况并按预先设定的预警值发出报警信号,从而使值班人员能及时采取相应的措施,确保火车的安全运行。具备以下优点:

1.不影响火车运输:非接触测温,不影响火车正常运行。

2.报警可视化:提供红外热像图,值班人员可迅速定位报警位置并处理。

3.自动预警:在检测过程中,如发现火车轮毂温度异常自动报警,报警信息有文字信息和声音信息,提示火车工作人员具体的报警位置状况信息,以便排除故障。

4.检测精度高:采用的红外热像仪本身的采样精度比便携式仪器的精度和分辨率高,便于及时判断火车轮毂的具体过热点,为准确判断并采取相应措施争取了宝贵的时间。

5.热响应时间短:时间常数仅2ms,成像时间短,画面无拖影。

6.系统具备可靠性、实时性较高的优点:采用本系统,自然环境不会有任何影响,无论是刮风下雨,还是低温高温都可以实现不间断自动监测。

二、高铁受电弓热成像温度监控

高架接触网悬链是一种为列车头或列车供电的悬浮线系统,通过集电弓导电。电气化铁路弓网为电力机车输送电能,其质量和工作状态直接影响铁路的运输能力和安全。作为露天设置的接触网,常年暴露在室外,易受污染、腐蚀、摩擦等影响,品质下降,进而影响机车电力输送及引发相关安全问题。悬链系统至少使用两条线:一条悬缆线或悬链,通过高度差或连接线为接触线提供支持。该系统悬浮或桥塔之上,易受机械张力的影响,交通线路过于繁忙时,主高架接触网悬链通常容易过热产生连接故障,导致接触线受热延伸甚至失去张力变得松弛,接触线围绕集电弓蜷曲的可能性变大,甚至导致列车高出轨道电线堵塞等,这将使得电线维修耗费大量的时间,会出现安全隐患、经济损失等后果。因此,接触网温度监控也是十分有必要的。

在高铁上增加视频监控设备中,视频监控对前端采集设备性能要求极高,且由于有长期震动,地域跨度大,经历严寒酷暑,以及体积等局限,要求设备必须抗震、大范围温差内工作,具备极强适应能力及24小时监控能力。通过红外热像仪来捕捉悬链的受热模式图像可解决这类难题。铁路公司可使用热像仪开展铁路维护工作,使用红外热像仪检测列车顶部疾飞的高架接触网悬链。红外热成像温测技术通过在车辆运行过程中,24小时实时观测受电弓表面热状态分布,采集红外热图,定位和诊断受电弓异常,具有不停运、不接触、快速、直观的特点,配合后端的智能分析算法,实时监控受电弓的当前工作状态,通过对电气设备表面的热像图分析,判断和诊断设备状态及其隐患和缺陷并对潜在的故障和发热进行提前报警,这对于及时发现、处理、避免潜在事故的发生起到关键而有效的作用。

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