THDSA型红外线轴温探测系统探测站硬件设备使用说明书第三版.docx

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THDSA型红外线轴温探测系统探测站硬件设备使用说明书第三版

THDS-A型红外线轴温探测系统

探测站硬件设备

使用说明书

（第三版）

北京康拓红外技术股份有限公司

2011年5月

1、THDS-A系统构成1

2、THDS-A技术指标3

3、探测站机房内设备4

3.1机柜4

3.2探测站主机5

3.3控制箱9

3.3.1控制箱电路板10

3.3.2控制箱后面板16

3.4远程管理机19

3.5电源箱20

3.6防雷设备配置22

3.6.1防雷地线22

3.6.2电源防雷箱22

3.6.3信号防雷箱22

3.7车号智能跟踪装置23

4、探测站轨边设备23

4.1车轮传感器25

4.2轴温探头25

4.2.1轴温探头的性能指标26

4.2.2轴温探头插座定义26

4.2.3轴温探头的安装和固定27

4.3探头箱27

4.3.1探测方位27

4.3.2热靶大门组件28

4.3.3箱体结构29

4.3.4探头箱上盖电缆插座定义29

4.4卡轨器30

4.5轨边设备的安装31

4.5.1卡轨器、轴箱扫描器和探头的安装31

4.5.2磁头的安装36

4.5.3环温箱的安装37

5、室内设备的安装38

5.1机柜机箱的安装38

5.2其他设备的安装38

5.3电缆连接和配线38

6、设备的调试41

1、THDS-A系统构成

THDS-A型红外线轴温探测系统探测站设备由轨边设备和机房内设备组成。

轨边设备包括探头箱（内装探头）、卡轨器、钢编管、车轮传感器（又称磁头，磁钢）及支架、环境温度传感器及环温箱；机房内设备安装在机柜中，包括工业计算机（IPC）、显示器、键盘鼠标、控制箱、车号智能跟踪装置、远程管理机、电源箱、防雷设备。

轨边设备和机房内设备之间由电缆连接。

探测站硬件设备总体技术指标：

1、探测站主机：

工控机，CPUP43.0GHz/CORE2双核2.4GHz，内存1G，硬盘160/250GB。

PCI总线插槽7个，ISA总线插槽2个，USB2.0接口4个，配置100M网卡，配备显示器、键盘和鼠标。

平均无故障间隔时间（MTBF）50,000小时以上；

2、采集卡：

32通道，采样速率200KHz；

3、防雷装置：

采用CITEL防雷设备；

4、地线设置：

防雷和设备共用一个地线，地线接地电阻小于4欧姆；

5、远程管理机：

音频拨号接口；

6、交流电：

探测站提供交流电电源需满足电压220V（-20%～+15%），频率50～60Hz，单向设备额定功率600W，双向设备额定功率1000W；

7、车轮传感器：

采用具有高灵敏度和高抗电气化干扰能力的高信噪比的产品。

探测站设备构成示意图如图1.1所示，安装示意图如图1.2所示。

图1.1THDS-A探测站设备构成示意图。

图1.2THDS-A探测设备安装示意图

2、THDS-A技术指标

（1）探测站采用光子探头与热敏探头相结合的双下探方式，自动探测客、货车辆的热轴；

（2）自动识别机车、客车、货车；

（3）自动测速；适应车速：

光子探头5～360公里/小时；热敏探头5～160公里/小时；

（4）系统测温精度：

静态标定在温升40℃时，误差不大于±2℃，温升70℃时，误差不大于±3℃；

（5）计轴计辆精度：

计轴误差＜2×10-6；

计辆误差＜2×10-5；

（6）具有双向同时接车的功能，可探测最大编组为400辆的列车；

（7）探测站主机存储容量：

保存不少于30天的原始列车数据；保存不少于30天的设备自检故障信息；

（8）自动采集车号信息，准确跟踪列车，对热轴进行智能跟踪和预报；

（9）具有音频专线、音频拨号、宽带网络及无线传输通信接口；

（10）探测站设备可维护性：

机械部分＜10分钟；

电气部分＜3分钟；

（11）探测站设备可靠性：

平均无故障时间：

机械部分＞1×104小时；

电气部分＞5×104小时；

（12）探测站工作环境：

室外温度-40～+60ºC；

室内温度：

0～+40ºC；

室外相对湿度：

＜95%；

室内相对湿度：

＜85%。

（13）适应电源条件：

交流电电源为电压220V（-20%～+15%），频率50～60Hz

3、探测站机房内设备

室内设备包括探测站机柜、电源防雷箱、通道防雷箱、UPS不间断电源等。

探测站机柜中配置有探测站主机、键盘、鼠标、显示器、控制箱、远程管理机、智能跟踪装置、电源箱、通信单元等。

图3.1机柜

3.1机柜

机柜外形尺寸（宽×深×高）：

600×650×1800mm3；符合19英寸插箱的安装要求，如图3.1所示；并具有以下功能：

1.机柜加热：

北方寒冷地区配置机柜加热装置；

2.机柜散热：

机柜顶部设有风机，强制通风散热。

机柜底部设有通风孔。

3.2探测站主机

THDS-A采用工控机作为探测站主机，主机标准配置为CPUP43.0GHz/CORE2双核2.4GHz，内存1G，硬盘160/250GB。

满足双向双探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。

图3.2工控机和键盘鼠标

（1）工控机机箱：

工控机采用标准的19英寸4U机箱。

（2）总线扩展插槽：

主板具备7个PCI扩展槽，2个ISA扩展槽。

（3）AD采集卡和数字IO卡

●AD采集卡性能指标：

a、采集速率：

200kps；

b、分辨率：

12位；

c、32通道，单端输入，光电隔离；

d、输入范围：

±10伏；

e、非线性度：

±1LSB；

f、触发方式：

硬件定时。

●数字IO卡性能指标：

16路出，16路入，光电隔离。

●配置模式：

1块AD采集卡采集2个探头的模拟信号。

1块数字IO卡采集和控制1个探测方向的数字IO信号。

单向双探时配置1块数字IO卡和2块AD采集卡；双向双探时，配置2块数字IO卡和4块AD采集卡。

图3.5工控机后面板

●AD采集卡的插座（DB37/F）定义

表3.1模拟信号插座定义

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

CL5V

逻辑电源

20

CL＋15

+15V测量

2

CL-15

-15测量

21

CL30V

30V测量

3

CL6V

6V测量

22

CL15V

调制15V测量

4

Vdw

电网电压

23

Vgz

工作电压

5

Vgw

柜温

24

Vhw

环温

6

Vzpw/Vzdbw

左盘温/左板温

25

Vypw/Vydbw

右盘温/右挡板温

7

Vzqw

左器温

26

Vyqw

右器温

8

IzzL

左制冷电流

27

IyzL

右制冷电流

9

AGND

模拟地

28

AGND

模拟地

10

AGND

模拟地

29

AGND

模拟地

11

Vm1

1#磁头电压

30

Vm2

2#磁头电压

12

Vm3

3#磁头电压

31

Vm4

4#磁头电压

13

Vzzw

左轴温

32

Vyzw

右轴温

14

Vztz/Vzdb

左调制信号/左挡板状态

33

Vytz/Vydb

右调制信号/右挡板状态

15

Vzbw

左靶温

34

Vybw

右靶温

16

35

17

36

18

37

19

24

图3.3AD采集卡

●数字IO卡的插座（DB37/F）定义：

表3.2数字IO卡插座定义

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

Lm1

1#磁头逻辑

20

Lm2

2#磁头逻辑

2

Lm3

3#磁头逻辑

21

Lm4

4#磁头逻辑

3

22

IDI5

输入通道5

4

IDI6

输入通道6

23

IDI7

输入通道7

5

Lzdm1

左大门状态1

24

Lydm1

右大门状态1

6

25

7

26

8

27

9

GND

地线

28

GND

地线

10

GND

地线

29

GND

地线

11

Lzj

主机状态

30

IDO1

输出通道1

12

31

KxL

校零控制

13

IDO4

输出通道4

32

IDO5

输出通道5

14

Kdm

大门控制

33

Krb1

热靶加热控制1

15

Ksd

上电控制

34

Ktz

调制控制

16

Kdby

挡板电源控制

35

Kcx

除雪控制

17

Krb2

热靶加热控制2

36

Kdbx

挡板开关控制

18

IDO14

输出通道14

37

IDO15

输出通道15

图3.3数字IO卡

（4）多串口卡

工控机主板自带两个串口COM1、COM2，扩展1个8串口卡。

●串行接口分别连接智能跟踪装置、控制箱通信接口、远程管理机通信接口、UPS通信接口、远程通信modem等设备。

●无线数传通信：

无线数传通信兼容现有通信协议。

图3.4多串口卡

3.3控制箱

控制箱接收轨边信号，包括探头信号、磁头信号和各种温度信号，在控制箱内处理后传输到工业计算机。

控制箱还接收工业计算机传输过来的控制信号，控制轨边设备，控制探头箱大门开闭、调制盘电机运转、器件致冷、热靶加热、挡板开闭、校零。

图3.6控制箱

控制箱机箱采用19英寸4U机箱，总线式结构，从机箱前插拔电路板。

采用信号、功率双总线结构。

功能强大，结构简洁，可靠性高，便于生产调试和现场维修测试。

3.3.1控制箱电路板

控制箱由机箱，母板、转接板、后面板、电子线路板组成。

电子线路板包括磁头板（1块）、测温板（内探1块、外探1块）、模拟信号调理板（1块）、温控板（1块）、校零板（1块）和功放板（内探1块、外探1块）。

每块线路板都有一个小面板，包括电源指示、工作状态、测试端子。

（1）磁头板：

当列车车轴压过磁头时产生交流信号，其幅度与车速有关。

磁头信号经电缆送到控制箱，经过磁头信号处理板的处理送到工业计算机，进行车速、轴距、车辆数等计算。

磁头信号处理板完成一个方向4路磁头信号的滤波、整形；面板上有门槛电压测试端、门槛电压调整电位计、磁头信号指示灯。

图3.7磁头板

（2）测温板：

测温板处理温度传感器输出的信号，处理后送至工业计算机。

温度传感器包括盘温（板温）传感器、热靶温度传感器、制冷器件温度传感器、环温传感器、柜温传感器。

温度传感器均采用铂电阻，型号是Pt100。

测温板完成8路测温传感器信号调理，包括零点调整、信号放大等功能，输出电压0V对应+25℃，80mV/℃，电压输出范围是－10V～＋10V；测温范围－100℃～＋150℃。

温度计算公式是

，其中T为温度，单位是℃，U为测温板输出电压，单位是V。

电路板上的调零和调增益电位计出厂时已调好，不要随意调整。

A.测试端子：

面板上有温度信号测试端子，包括左盘温（左挡板温）、右盘温（右挡板温）、左器件温、右器件温、左靶温、右靶温、环温、柜温、AGND。

B.跳线设置：

电路板上的J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9、J10、J11、J12是内外探选择跳线。

插在“1”的位置是内探，插在“2”的位置是外探，注意，外探时J5、J6、J7、J8悬空不插。

J24、J25、J26、J27是内探选择，外探时拔掉。

J22、J23已设置好，不要调整。

图3.8测温板

（3）模拟信号调理板：

实现4路轴温信号的滤波、4路调制信号的整形，以及电网电压信号、稳压电压信号的调理。

面板上有轴温信号、调制信号、挡板信号测试端子，包括内探左轴温信号（Vzzw1）、内探右轴温信号（Vyzw1）、外探左轴温信号（Vzzw2）、外探右轴温信号（Vyzw2）、内探左调制信号、内探右调制信号、外探左挡板信号、外探右挡板信号。

图3.9模拟信号调理板

（4）温控板：

温控板是控制碲镉汞光子器件温度的电路板，实现对左右两个光子探头的制冷温度控制。

具有自动恒温控制、恒流控制两种模式。

面板设置有状态指示灯和测试端子。

A．指示灯：

+15V、-15V电源指示灯常亮，如果工作在自动模式，则自动指示灯常亮，AD、DA指示灯交替闪烁；如果工作在手动模式，则手动指示灯常亮，DA指示灯常亮。

B.测试端子：

左制冷电流测试端子，右制冷电流测试端子，ZGND。

C.拨码开关：

制冷温度控制板可由板上的四位拨码开关JK设置控制模式，如下表所示。

其中，JK-3为自动手动转换，ON为手动设置，OFF为自动设置。

手动设置分为4档恒流控制。

制冷温度控制板也可以通过485总线接收工业计算机发来的命令，进入恒温控制或恒流控制模式。

分级

JK-1

JK-2

JK-3

JK-4

对应电流

1

OFF

OFF

ON

未用

恒流700mA

2

OFF

ON

ON

未用

恒流600mA

3

ON

OFF

ON

未用

恒流500mA

4

ON

ON

ON

未用

恒流400mA

0

OFF

OFF

OFF

未用

自动控制

0

ON

OFF

OFF

未用

自动控制

0

OFF

ON

OFF

未用

自动控制

0

ON

ON

OFF

未用

自动控制

图3.10温控板

D.跳线设置：

制冷温度控制板上的J11、J12、J21、J22、J31、J32是内外探选择跳线，当跳线插在每一组的上侧时，选择的是内探，当跳线插在每一组的下侧时，选择的是外探，J6是看门狗使能跳线，插上时看门狗有效，JP1、JP2是通信地址选择。

地址

JP1

JP2

对应关系

21H

开路

开路

内探

22H

短路

开路

外探

（5）校零板：

实现对两个直流热敏探头的校零。

面板设置有+15V、-15V、校零、保持指示灯。

+15V、-15V电源指示灯常亮，在探头进行校零时，校零指示灯亮，过车时保持指示灯亮。

电路板上的有5组跳线，插在内探上时，选择内探，插在外探上时，选择外探。

图3.11校零板

（6）功放板：

工业计算机通过功放板，实现对大门电机、挡板电机、调制盘电机、热靶、除雪装置等部件的电源控制。

功放板包括内探和外探两种，前面板设有手动控制按钮和控制状态指示灯。

图3.12内探功放板

图3.13外探功放板

A．指示灯：

15V和5V常亮，当上电控制打开时，30V指示灯亮；热靶控制打开时，热靶（RB）指示灯亮；调制、挡板控制打开时，调制（TZ）、挡板（DB）指示灯亮；大门控制打开时，大门（DM）指示灯亮。

当发生短路时，会启动相应的保护电路，防止电源烧毁，并且会点亮相应的保护指示灯。

B．手动控制按钮：

手动控制按钮在系统测试时会带来很大方便，上电按钮按下后，会持续1分钟上电时间，然后自动下电，热靶、调制、挡板、大门控制按下后，各持续20秒的动作时间，然后恢复初始状态。

C．跳线设置：

内探功放制板需要将跳线J1、J2、J5、J6插在左侧，J8、J9、J10插在上侧；外探功放板需要将跳线J1、J3、J4、J5、J6插在右侧，J8、J9、J10插在下侧。

（7）485总线地址设置：

在每个电路板的左下角都有一个拨码开关，用来设置485总线地址，每个板卡都有一个唯一的地址，定义如下表：

地址

K-1

K-2

K-3

K-4

K-5

对应板卡

01H

OFF

OFF

OFF

OFF

ON

内探测温板

02H

OFF

OFF

OFF

ON

OFF

外探测温板

03H

OFF

OFF

OFF

ON

ON

模拟信号调理板

04H

OFF

OFF

ON

OFF

OFF

磁头信号处理板

05H

OFF

OFF

ON

OFF

ON

内探功放板

06H

OFF

OFF

ON

ON

OFF

外探功放板

07H

OFF

OFF

ON

ON

ON

内探温控板

08H

OFF

ON

OFF

OFF

OFF

外探温控板

09H

OFF

ON

OFF

OFF

ON

内探校零板

0AH

OFF

ON

OFF

ON

OFF

外探校零板

3.3.2控制箱后面板

控制箱后面板装有与轨边设备连接的电缆插座，以及与工业计算机连接的电缆插座和与电源箱连接的电缆插座，分别是扫描器控制插座、扫描器信号插座、辅助信号插座、电源插座、探头信号插座、通信、模拟信号和数字信号等插座。

图3.14控制箱后面板

各插座意义如下表：

⑴描器控制插座（JK1）

采用14端子双排插座，定义如下：

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

2

3

Jtz+

调制控制＋

4

Jtz-

调制控制－

5

15v

调制逻辑电源

6

Ytz1+

调制功率电源

7

PGND

功率地

8

30V

功率电源30V

9

Yrb1+

热靶电源

10

Yrb2+

热靶电源

11

Ydm1＋

大门电源－

12

Ydm1－

大门电源＋

13

Ycx+

除雪控＋

14

PB

⑵扫描器信号插座（JK2）

采用20端子双排插座，定义如下：

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

2

Dgnd

逻辑地

3

Jzdm1＋

左大门状态1＋

4

Jydm1＋

右大门状态1＋

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Tzbw1－

左靶温1－

14

Tzbw2－

左靶温2－

15

Tybw1－

右靶温1－

16

Tybw2－

右靶温2－

17

＋15

模拟电源＋

18

－15

模拟电源－

19

Agnd

模拟地

20

PB

⑶电源插座（JD）

采用20端子双排插座，定义如下：

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

15v

调制电源

2

15v

调制电源

3

30V

功率电源

4

30V

功率电源

5

PGND

功率地

6

PGND

功率地

7

Sgz

工作电源信号

8

Scom

信号公共点

9

6V

致冷电源

10

6V

致冷电源

11

ZGND

致冷地

12

ZGND

致冷地

13

+20

探头电源＋

14

+15

模拟电源＋

15

-20

探头电源－

16

-15

模拟电源－

17

TGND

探头地

18

AGND

模拟地

19

DGND

逻辑地

20

+5

逻辑电源

⑷辅助信号插座（JK3）

采用20端子双排插座，定义如下：

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

M1+

1#磁头＋

2

M1-

1#磁头－

3

M2+

2#磁头＋

4

M2-

2#磁头－

5

M3+

3#磁头＋

6

M3-

3#磁头－

7

M4+

4#磁头＋

8

M4-

4#磁头－

9

PB

10

PB

11

12

13

Sdw

电网电压检测

14

Scom

检测信号公共点

15

16

DGND

数字地

17

Thw+

环温＋

18

Thw-

环温－

19

20

AGND

模拟地

⑸探头信号插座4个

探头插座采用14芯航空插座，参考型号Y2M－14ZJ。

定义如下：

插座点号

代号

名称

插座点号

代号

名称

1

+15

模拟电源＋

2

AGND

模拟地

3

-15

模拟电源－

4

ZW_GND

轴温地

5

Vzw+

轴温电压＋

6

Ydb-

挡板电源-

7

Tpw-/Tdbw-

盘温－/挡板温－

8

Tqw-/Vxl

器件温度-/校零电压

9

Wtz/Jdb

调制波/挡板状态

10

Ydb+

挡板电源＋

11

DGND

逻辑电源

12

YzL－

制冷电源－

13

+5

逻辑电源

14

6.5V

制冷电源＋

⑹通信插座（KN232）

连接控制箱和主计算机。

采用DB9/F插座。

定义如下：

序号

代号

名称

序号

代号

名称

2

TXL

发送

3

RXL

接收

4

RTSL

请求发送

5

GND

地

⑺模拟信号插座

采用DB37/F插座，定义如下：

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

CL5V

逻辑电源测量

20

CL＋15

＋15测量

2

CL-15

-15测量

21

CL30V

30V测量

3

CL6.5V

6.5V测量

22

CL15V

调制15V测量

4

Vdw

电网电压

23

Vgz

工作电压

5

Vgw

柜温

24

Vhw

环温

6

Vzpw/Vzdbw

左盘温/左挡板温

25

Vypw/Vydbw

右盘温/右挡板温

7

Vzqw

左器温

26

Vyqw

右器温

8

IzzL

左制冷电流

27

IyzL

右制冷电流

9

AGND

模拟地

28

AGND

模拟地

10

AGND

模拟地

29

AGND

模拟地

11

Vm1

1#磁头电压

30

Vm2

2#磁头电压

12

Vm3

3#磁头电压

31

Vm4

4#磁头电压

13

Vzzw

左轴温

32

Vyzw

右轴温

14

Vztz/Vzdb

左调制信号/左挡板状态电压

33

Vytz/Vydb

右调制信号/右挡板状态电压

15

Vzbw

左靶温

34

Vybw

右靶温

16

CL+20V

探头电源测量

35

CL-20V

探头电源测量

17

36

18

37

19

PB

屏蔽网

⑻数字信号插座

采用DB25/F，定义如下：

序号

代号

名称

序号

代号

名称

1

DGND

数字地

2

LM1

1#磁头逻辑

3

LM2

2#磁头逻辑

4

LM3

3#磁头逻辑

5

LM4

4#磁头逻辑

6

Lzdm

左大门状态

7

Lydm1

右大门状态

8

9

10

11

12

13

PB

屏蔽网

13

15

Ksd

上电控制

16

Kdm

大门控制

17

Ktz

调制控制

18

Kdb（KxL）

挡板控制（校零控）

19

Krb1

热靶加热控制1

20

Krb2

热靶加热控制2

21

Kcx