基于溫度監測的動車組電氣柜運行狀態的研究

為了掌握某型動車組在運行時的動態服役性能，對在線運行的某型動車組電氣柜接觸器附近的溫度進行了長期跟蹤測試，獲得了15個測點位置處的運行時的溫度數據。通過對這些數據的處理分析，本文給出了運行長交路的動車組電氣柜溫升特性，刻畫出了接觸器老化趨勢、壽命、故障率與溫度、溫升之間的關系，建立了該系列動車組電氣柜溫度數據庫。該數據庫能結合接觸器本身特性，預估接觸器壽命周期，為提前更換提供了依據。

此次試驗選擇具有較高耐寒性的和諧號列車。電氣柜接觸器是高速列車上不可缺少的輔助器件，接觸器的可靠性直接影響列車的安全運行[1]。而現階段，國內外對接觸器的壽命試驗做了很多研究，但應用在高速列車上的接觸器的壽命預估研究仍處在剛剛起步的階段，本文通過對現車設備艙進行溫度跟蹤，掌握了運行長交路的動車組設備艙溫升特性，可以根據這一特性評估設備艙運用安全性。

數據采集

傳感器的選型

采用便攜式溫度傳感器（即智能溫度貼片），對設備艙進行溫度監控。溫度傳感器的外形尺寸如圖1所示。

1）溫度量程：高精度-40至125℃。2）設置采樣頻率為3分鐘1次，智能溫度貼片可存儲15天數據。3）前期每次入庫讀取數據，穩定后可以15天讀取一次。4）讀取一個測點數據需1分鐘時間。5）通過JLD-4968瞬間膠進行固定。6）IP等級：IP65。

測點的選擇

5型車測點位置在車內電氣柜處，取數據時需打開電氣柜門，測點布置如表1所示。

溫度傳感器數據采集說明

智能溫度傳感器的數據采集量為9 182，超出最大儲存量后會停止采集。根據單次檢測的時間設置采樣頻率，例如溫度檢測時間為24小時，則采樣頻率設置為10秒/次，溫度檢測時間為48小時，則采樣頻率設置為20秒/次，一次類推。我們所設定的采樣頻率為180秒/次，因此，15天取一次數據。

數據分析

本次試驗是對該型動車組電氣柜溫度的長期跟蹤試驗。跟蹤時間從2015年7月開始，一直到2016年3月結束。為了研究冬夏兩季環境溫度對電氣柜我們選取2015年7月、8月、9月、10月、11月、12月全程數據。采樣頻率均為180秒/次。

統計分析

在持續6個月的跟蹤實驗中，得到以下結論：列車電氣柜中的接觸器溫度最大值整體變化趨于平穩，沒有突變情況發生，與電氣柜內環境溫度變化相近；特別地，蒸發器風扇電機接觸器、冷凝風扇電機接觸器、空氣加熱器接觸器、司機室壓縮機和冷凝風機接觸器的夏季溫度最大值高于冬季溫度最大值（如圖2所示）；司機室蒸發器風扇電機接觸器、廢排風扇接觸器夏冬季節的溫度最大值相差不大（如圖3所示）；壓縮機接觸器冬季溫度最大值略高于夏季溫度最大值（如圖4所示）。

溫升分析

通過對這半年溫升最大值統計，得到每個測點的每天的溫差趨勢，并和當天的環境溫度作比較發現：蒸發器風扇電機接觸器、冷凝風機接觸器、司機室壓縮機和冷凝風機接觸器夏季的溫升明顯高于冬季的溫升，司機室蒸發器風扇電機接觸器、空氣加熱器接觸器、廢排風扇電機接觸器整體變化趨勢平穩，夏冬季節相差不大，壓縮機接觸器冬季的溫升明顯高于夏季的溫升（受壓縮機工作原理影響）。

結論

通過對試驗數據的最值分析得到：蒸發器風扇電機接觸器、冷凝風扇電機接觸器、空氣加熱器接觸器、司機室壓縮機和冷凝風機接觸器的夏季溫度最大值高于冬季溫度最大值，司機室蒸發器風扇電機接觸器、廢排風扇接觸器夏冬季節的溫度最大值相差不大，壓縮機接觸器冬季溫度最大值略高于夏季溫度最大值。蒸發器風扇電機接觸器溫度最大值低于45℃，冷凝風扇電機接觸器溫度最大值低于42℃，壓縮機接觸器溫度最大值低于40℃，司機室蒸發器風扇電機接觸器溫度最大值低于45℃，空氣加熱器接觸器溫度最大值低于55℃，廢排風扇接觸器溫度最大值低于45℃，司機室壓縮機和冷凝風機接觸器溫度最大值低于45℃。

蒸發器風扇電機接觸器、冷凝風機接觸器、司機室壓縮機和冷凝風機接觸器夏季的溫升明顯高于冬季的溫升，司機室蒸發器風扇電機接觸器、空氣加熱器接觸器、廢排風扇電機接觸器整體變化趨勢平穩，夏冬季節相差不大，壓縮機接觸器冬季的溫升明顯高于夏季的溫升（受壓縮機工作原理影響）。

參考文獻

[1]王伯銘.高速動車組總體及轉向架[M].成都：西南交通大學出版社，2008.

[2]何平.數理統計與多元統計[M].成都：西南交通大學出版社，2004.

[3]高西全，丁玉美.數字信號處理[M].西安：西安電子科技大學出版社，2012.

[4]程佩.數字信號處理教程[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5]胡廣書.現代信號處理教程[M].北京：清華大學出版社，2007.

[6]CHU He Qun，WU Guang Min，CHEN Jian Ming，FEI Fei，MAI John D，LI Wen J. Design and simulation of self-powered radio frequencyidentification （RFID）tags for mobile temperature monitoring[J].SCIENCE CHINATechnological Sciences.2013.

[7]李慶揚，王能超，易大義.數值分析[M].北京：清華大學出版社，2013.

[8]Xiaoshan Lu，Yunfeng Li，Mengling Wu，Jianyong Zuo，Wei Hu.Rail temperature rise characteristics caused by linear eddy current brake of high-speed train[J].Journal of Traffic and Transportation Engineering.2014，1（6）：448-456.

（作者簡介：鞏延慶，工程師，中車南京浦鎮車輛有限公司，研究方向為軌道交通車輛檢測與試驗研究。）endprint