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摘要：分析了CRH3型动车组轴温监控系统控制逻辑，为处理轴温报警故障提供理论依据。
关键词：CRH3高速动车组；轴温监控
【分类号】U266
1 概述
CRH3型动车组轴温监控系统采用双通道PT100传感器对轴承温度进行实时监测[2]，传感器的每个通道独立布线并连接到不同的MVB-Compact Pt100模块。MVB-Compact Pt100模块采集与其相连接的传感器的温度信号，每隔一段时间向网络发送监测到的温度值。中央控制单元通过网络接收两个温度传感器的温度值并进行评估。
轮对轴箱轴承温度监控分为两个层面，一是检查和监测。首先是对温度传感器设备本身的检查，保证温度传感器等设备能够正常工作，在此基础上监测轮对轴箱轴承的温度情况。二是控制。若温度传感器本身存在故障或者轮对轴箱轴承温度存在异常，则采取相应的控制措施，如限速，牵引封锁或者制动。
2 轮轴温度检测逻辑和应用举例
2.1 轮轴温度是否合理的监测
轮对轴箱轴承温度的合理性检查共分3步，（后一步的合理性检查正常以上一步的合理性检查正常为基础），分别为最大值监视、温度变化值监视、平均值监视。
最大值检查：列车处于静止状态时（列车速度小于12km/h，持续时间2h以上）轮对轴箱轴承温度应低于80℃，非静止状态时应低于260℃。
温度变化检查正常：在最大值检查正常的情况下，轮对轴箱轴承温度传感器输出的温度，应在允许的波动范围内（-20～+20℃）变化。并且在监测时间（10min）内不能超过预先定义的事件次数（5次）。
平均值检查：在最大值检查正常且温度变化检查正常的情况下，用每个温度与该侧轮对轴箱轴承温度的平均值进行比较。列车静止时，该温度与该侧轴温平均值温度差超过15℃以上，或列车非静止时，该温度与该侧轴温平均值温度差超过20℃上，平均值监视不正常。
轮对轴箱轴承传感器故障是根据同轴同侧的两个通道温度数据的合理性来判断的。
若满足下列条件之一，则中央控制单元报轮对轴箱轴承温度不可信故障：
（1）兩通道其中之一没有通过3步检查。
（2）或者两通道都通过了3步检查但是测得的两个温度值偏差超过5℃。不可信故障的影响：轮对轴承温度不可信对列车运行无影响，在发生故障TU的CCU中有记录，供维护使用。
若两个通道温度的合理性检测同时不正确，则是轮对轴箱轴承温度传感器故障。
温度传感器故障的影响：若发生轮对轴承温度测量故障且列车速度大于225km/h时，如果故障持续300s以上，则在占用TU的CCU和HMI上将出现列车自动停止热轴监控故障；列车自动施加最大常用制动，当速度小于220km/h后，故障消除，列车主CCU取消强迫制动。列车被限制在220 km/h以内运行。
应用举例：当列车轴温传感器故障时如图1所示为一辆车的4条轴A通道和B通道检测到的轴温数据，A通道检测轴温为-39.999℃，B通道检测部分轴温为-39.999℃，此轴温数据明显不可信。
A通道
B通道
图1轮对轴箱轴承温度监控（A通道和B通道）
轴温传感器分A、B两个通道，互为冗余。温度值分别通过两个探头检测，经过连接插头，将温度检测值送入CompactPt100模块，再经过MVB传入CCU进行处理和检测，并作出相应的处理和控制。当传感器探头断路、短路或者CompactPt100模块损坏时，CCU判断温度信号不可信，温度显示为-39.999℃。
该故障是因为监控转向架轴温传感器PT100模块损坏导致，轴温传感器传送的数据经过PT100模块分析后，在CCU中判定为不可信，从而报出轴温监控故障。
2.2轮轴温度是否升高、暖轴、热轴的监测
确定温度合理后，才进行后续的温度升高、暖轴和热轴等故障诊断。
（1）温度升高的监测：若轮对轴箱轴承温度大于100℃或与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于20℃，则判定为这个轮对轴箱轴承温度正处于升高状态。
判断轴温升高故障的3种途径：
途径1：同轴同侧的两个温度数据都合理，且同时处于温度升高状态；
途径2：同轴同侧的两个温度数据的其中一个处于温度升高状态，并且该状态持续30秒；
途径3：同轴同侧的两个温度数据中只有一个数据的合理性是有效的，且处于温度升高状态；
故障的影响：轮对轴承温度升高故障对列车运行无影响，在发生故障TU的CCU中有记录，供维护使用。
（2）暖轴的监测：若轮对轴箱轴承温度大于120℃或与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于40℃，则判定为这个轮对轴箱轴承温度处于暖轴状态。
判断暖轴报警故障的3种途径：
途径1：同轴同侧的两个温度数据都合理且同时处于暖轴状态；
途径2：同轴同侧的两个温度数据都合理且其中一个处于暖轴状态并且持续30s；
途径3：同轴同侧的两个温度数据其中一个合理，且处于暖轴状态；
途径4：同轴同侧的两个温度数据至少有1个处于暖轴状态
故障的影响：发生暖轴报警故障时，在占用司机室的HMI上有限速250km/h运行的提示，列车不自动施加强迫制动。
（3）热轴的监测：若轮对轴箱轴承温度大于140℃或与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于65℃，则判定为这个轮对轴箱轴承温度处于热轴状态。
判断热轴报警故障的3种途径：
途径1：同轴同侧的两个温度数据都合理且同时处于热轴状态； 途径2：同轴同侧的两个温度数据都合理且其中一个处于热轴状态并且持续30s；
途径3：同轴同侧的两个温度数据其中一个合理，且处于热轴状态；
途径4：同轴同侧的两个温度数据至少有1个处于热轴状态（8.0版软件新增）
故障的影响：发生热轴报警故障时，在占用TU的CCU和HMI上将出现故障代码68C7（列车自动停止热轴监控）；列车自动强制施加最大常用制动，速度小于40km/h后，68C7故障消除，列车主CCU取消强迫制动。列车限速40 km/h运行。
应用举例：如表1所示为某次暖轴报警检测轴温A通道和B通道的数据，其中A、B通道都检测到4轴左侧轴温相对于其他各轴温度偏高。达到了暖轴预警与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于40℃的条件，从而报出暖轴的故障。
A通道：
温度（℃） 1轴 2轴 3轴 4轴
左侧 43 45 43 85
右側 43 43 43 41
B通道：
温度（℃） 1轴 2轴 3轴 4轴
左侧 41 44 43 85
右侧 41 45 43 41
表1暖轴检测数据（A通道和B通道）
图2故障轴端有黑色油脂溢出
由于轮对机械部件原因（如图2所示），使轴温过高，从而报出暖轴的故障。
转向架轮对轴承温度检测报警原理，即在正常范围内0-99℃时，HMI不会报故障代码；当出现一个轮对轴承温度升高（≥100℃）或高出平均值20℃时，报轴承温度升高，不会产生限速；当温度继续升高（≥120℃）或高出平均值40℃时，达到一级报警，会报暖轴， HMI提示限速250km/h；当温度继续升高140℃或高出平均值65℃时，达到二级报警时，会报热轴。
3 结束语
轴温监控诊断逻辑分级对轴温异常升高的保护是安全和必要的[1]，通过对轴温监控逻辑的分析，对现场处理轴温监控故障有一定的指导作用，能一定程度上提高维护效率和维修质量。
参考文献：
[1] 杨光.CRH3高速动车组轴温监控系统安全可靠性研究[J].铁道机车车辆， 2011 31（4）
[2] 金哲铭.动车组轴温传感器故障原因分析及应急措施探讨[J].铁道车辆，2012 50（7）
[3] 哈大雷.新型轴温监测系统在高速动车组上的应用[J].大连交通大学学报，2013 34（1）
关键词：CRH3高速动车组；轴温监控
【分类号】U266
1 概述
CRH3型动车组轴温监控系统采用双通道PT100传感器对轴承温度进行实时监测[2]，传感器的每个通道独立布线并连接到不同的MVB-Compact Pt100模块。MVB-Compact Pt100模块采集与其相连接的传感器的温度信号，每隔一段时间向网络发送监测到的温度值。中央控制单元通过网络接收两个温度传感器的温度值并进行评估。
轮对轴箱轴承温度监控分为两个层面，一是检查和监测。首先是对温度传感器设备本身的检查，保证温度传感器等设备能够正常工作，在此基础上监测轮对轴箱轴承的温度情况。二是控制。若温度传感器本身存在故障或者轮对轴箱轴承温度存在异常，则采取相应的控制措施，如限速，牵引封锁或者制动。
2 轮轴温度检测逻辑和应用举例
2.1 轮轴温度是否合理的监测
轮对轴箱轴承温度的合理性检查共分3步，（后一步的合理性检查正常以上一步的合理性检查正常为基础），分别为最大值监视、温度变化值监视、平均值监视。
最大值检查：列车处于静止状态时（列车速度小于12km/h，持续时间2h以上）轮对轴箱轴承温度应低于80℃，非静止状态时应低于260℃。
温度变化检查正常：在最大值检查正常的情况下，轮对轴箱轴承温度传感器输出的温度，应在允许的波动范围内（-20～+20℃）变化。并且在监测时间（10min）内不能超过预先定义的事件次数（5次）。
平均值检查：在最大值检查正常且温度变化检查正常的情况下，用每个温度与该侧轮对轴箱轴承温度的平均值进行比较。列车静止时，该温度与该侧轴温平均值温度差超过15℃以上，或列车非静止时，该温度与该侧轴温平均值温度差超过20℃上，平均值监视不正常。
轮对轴箱轴承传感器故障是根据同轴同侧的两个通道温度数据的合理性来判断的。
若满足下列条件之一，则中央控制单元报轮对轴箱轴承温度不可信故障：
（1）兩通道其中之一没有通过3步检查。
（2）或者两通道都通过了3步检查但是测得的两个温度值偏差超过5℃。不可信故障的影响：轮对轴承温度不可信对列车运行无影响，在发生故障TU的CCU中有记录，供维护使用。
若两个通道温度的合理性检测同时不正确，则是轮对轴箱轴承温度传感器故障。
温度传感器故障的影响：若发生轮对轴承温度测量故障且列车速度大于225km/h时，如果故障持续300s以上，则在占用TU的CCU和HMI上将出现列车自动停止热轴监控故障；列车自动施加最大常用制动，当速度小于220km/h后，故障消除，列车主CCU取消强迫制动。列车被限制在220 km/h以内运行。
应用举例：当列车轴温传感器故障时如图1所示为一辆车的4条轴A通道和B通道检测到的轴温数据，A通道检测轴温为-39.999℃，B通道检测部分轴温为-39.999℃，此轴温数据明显不可信。
A通道
B通道
图1轮对轴箱轴承温度监控（A通道和B通道）
轴温传感器分A、B两个通道，互为冗余。温度值分别通过两个探头检测，经过连接插头，将温度检测值送入CompactPt100模块，再经过MVB传入CCU进行处理和检测，并作出相应的处理和控制。当传感器探头断路、短路或者CompactPt100模块损坏时，CCU判断温度信号不可信，温度显示为-39.999℃。
该故障是因为监控转向架轴温传感器PT100模块损坏导致，轴温传感器传送的数据经过PT100模块分析后，在CCU中判定为不可信，从而报出轴温监控故障。
2.2轮轴温度是否升高、暖轴、热轴的监测
确定温度合理后，才进行后续的温度升高、暖轴和热轴等故障诊断。
（1）温度升高的监测：若轮对轴箱轴承温度大于100℃或与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于20℃，则判定为这个轮对轴箱轴承温度正处于升高状态。
判断轴温升高故障的3种途径：
途径1：同轴同侧的两个温度数据都合理，且同时处于温度升高状态；
途径2：同轴同侧的两个温度数据的其中一个处于温度升高状态，并且该状态持续30秒；
途径3：同轴同侧的两个温度数据中只有一个数据的合理性是有效的，且处于温度升高状态；
故障的影响：轮对轴承温度升高故障对列车运行无影响，在发生故障TU的CCU中有记录，供维护使用。
（2）暖轴的监测：若轮对轴箱轴承温度大于120℃或与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于40℃，则判定为这个轮对轴箱轴承温度处于暖轴状态。
判断暖轴报警故障的3种途径：
途径1：同轴同侧的两个温度数据都合理且同时处于暖轴状态；
途径2：同轴同侧的两个温度数据都合理且其中一个处于暖轴状态并且持续30s；
途径3：同轴同侧的两个温度数据其中一个合理，且处于暖轴状态；
途径4：同轴同侧的两个温度数据至少有1个处于暖轴状态
故障的影响：发生暖轴报警故障时，在占用司机室的HMI上有限速250km/h运行的提示，列车不自动施加强迫制动。
（3）热轴的监测：若轮对轴箱轴承温度大于140℃或与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于65℃，则判定为这个轮对轴箱轴承温度处于热轴状态。
判断热轴报警故障的3种途径：
途径1：同轴同侧的两个温度数据都合理且同时处于热轴状态； 途径2：同轴同侧的两个温度数据都合理且其中一个处于热轴状态并且持续30s；
途径3：同轴同侧的两个温度数据其中一个合理，且处于热轴状态；
途径4：同轴同侧的两个温度数据至少有1个处于热轴状态（8.0版软件新增）
故障的影响：发生热轴报警故障时，在占用TU的CCU和HMI上将出现故障代码68C7（列车自动停止热轴监控）；列车自动强制施加最大常用制动，速度小于40km/h后，68C7故障消除，列车主CCU取消强迫制动。列车限速40 km/h运行。
应用举例：如表1所示为某次暖轴报警检测轴温A通道和B通道的数据，其中A、B通道都检测到4轴左侧轴温相对于其他各轴温度偏高。达到了暖轴预警与该侧所有轮对轴箱轴承温度的平均值的相对误差大于40℃的条件，从而报出暖轴的故障。
A通道：
温度（℃） 1轴 2轴 3轴 4轴
左侧 43 45 43 85
右側 43 43 43 41
B通道：
温度（℃） 1轴 2轴 3轴 4轴
左侧 41 44 43 85
右侧 41 45 43 41
表1暖轴检测数据（A通道和B通道）
图2故障轴端有黑色油脂溢出
由于轮对机械部件原因（如图2所示），使轴温过高，从而报出暖轴的故障。
转向架轮对轴承温度检测报警原理，即在正常范围内0-99℃时，HMI不会报故障代码；当出现一个轮对轴承温度升高（≥100℃）或高出平均值20℃时，报轴承温度升高，不会产生限速；当温度继续升高（≥120℃）或高出平均值40℃时，达到一级报警，会报暖轴， HMI提示限速250km/h；当温度继续升高140℃或高出平均值65℃时，达到二级报警时，会报热轴。
3 结束语
轴温监控诊断逻辑分级对轴温异常升高的保护是安全和必要的[1]，通过对轴温监控逻辑的分析，对现场处理轴温监控故障有一定的指导作用，能一定程度上提高维护效率和维修质量。
参考文献：
[1] 杨光.CRH3高速动车组轴温监控系统安全可靠性研究[J].铁道机车车辆， 2011 31（4）
[2] 金哲铭.动车组轴温传感器故障原因分析及应急措施探讨[J].铁道车辆，2012 50（7）
[3] 哈大雷.新型轴温监测系统在高速动车组上的应用[J].大连交通大学学报，2013 34（1）