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摘要：铁路机车防寒技术是确保机车低温工作性能的关键，低温环境严重影响机车空气制动系统零部件及阀件正常工作，导致无法正常排污或内部气流通道堵塞。既有的防寒措施大多为加装保温套或者电阻丝持续加热，这样增加了加热成本，还可能造成电阻丝过热而出现加热套着火现象，后果不堪设想。本文以笔者工作经验为例，分析了该装置的应用意义及关键技术等内容，为今后机车更好的防寒加热工作提供参考。
关键词：智能防寒加热;提醒打温;设置温度阈值
1 智能机车防寒加热装置研究意义
内燃机车在低温环境下润滑油脂粘度增大甚至固化，严重时发生机车冷却系统冻结导致管路涨裂及柴油机大部件破损，造成机车柴油机报废等严重后果。一直以来，内燃机车在冬季库内保温采取柴油机启机打温的方法，但由于对内燃机车的打温缺乏有效监控手段，整备人员凭经验进行打温，往往会出现因漏打温而造成管路冻结甚至破损，或因过度打温而造成燃油的大量浪费，因此需要开发一套软件对机车打温过程进行有效的管理。
2 研究内容
研发智能机车防寒加热装置，由智能控温护套，车载主机，4G/WLAN传输模块，连接线缆组成。研发、测试具有PTC效应的导电高分子复合材料形成线状或片状的加热体，实现自控温功能;模拟出被加热体，在被测物体上加装防寒装置，测试温度变化。
研发配套地面软件一套，模拟现场测试环境，实时查看各个被加热体温度，当被加热体温度低于设定值，软件界面出现“需打温”的提示，当被加热体温度上升至规定范围后，提醒打温人员及时停止打温。
3 技术关键
①加热套工作状态自动监测功能，能够实时反映加热套是否正常。
②机车断电状态油、水、气管路温度监测功能，并可以无线传输，温度达到打温条件时提醒整备车间打温。
③打温状态监测功能，在柴油机或升弓监测机车主要参数，并将打温状态无线传输至地面监控软件，实现远程值守打温。
4 技术创新点
①具有PTC效应的导电高分子复合材料形成线状或片状的加热体，具有自控温特性。
②电流电压传感器和温度传感器，实现各个加热体电压、温度并联监测。
③高清显示屏和运算记录单元以及I/O接口，实时记录和显示各个加热体的电压、温度。
④4G无线通讯模块，实现将车载主机获取到的数据传输至地面服务器。
5 装置工作原理
5.1 主机
主机为嵌入式结构，芯片采用STM32，各监测点的温度数据通过RS485传输至主机，在OLED低温液晶屏上滚动显示，主机将温度数据打包，并通过4G模块实时传输至地面服务器。主机上设置有电源、通信、运行等相关功能指示灯，可实时查看装置运行情况。
5.2 加热原件
智能机车防寒加热装置的发热体是自控温电热元件，其发热元件是由具有PTC效应的导电高分子复合材料组成，形成线状或片状的加热体。所谓PTC效应是指发热材料的电阻随温度的升高而增大的现象，因此，它可随温度的变化而自动调整电热输出功率，当温度低时，电阻值低，输出功率增大;随着温度的升高，电阻值逐步增加，输出功率逐步减小;当温升至某一温度时，其电阻趋向于无穷大，即输出功率近似于零，使温度恒定在设定值上。
5.3 服务器与客户端
服务器实时接收车载主机传输的相关数据，进行解析并存储至数据库，对接收到的温度数据进行实时统计分析，并通过客户端对话框、声音智能提醒地面工作人员“开始打温”或“停止打温”。
6 安装部位技术要求
6.1 电热线安装
①将安装管路清理干净;
②将电热线用尼龙线卡固定在管路下方45°处，尼龙线卡间距不大于30mm，注意出线端方向;
③将橡塑管从中间劈开，包裹在管路上，用尼龙线卡固定，间距合适即可;
④用铝箔胶带半叠包缠绕橡塑管，要求缠绕紧密，粗细均匀，缠绕完毕后，用尼龙线卡固定，间距30mm左右。
6.2 电热套安装
①将安装部位清理干净。
②将电热套包裹在安装部位上，扣住粘扣。
③要求安装牢固紧密，外观平整，注意出线端方向。
6.3 电热片安装
①将安装部位清理干净。
②将AB胶均匀涂在电热片安装面，按压在安装部位上，用胶带或尼龙线卡子固定。
③对带有安装空或安装支架的电热片，可直接固定在安装部位。
6.4 主机线缆安装
将主机固定在机车内机械间部适当位置，所有电缆外部均套有尼龙护套，尽量沿车体线道布线，间隔0.5m左右用尼龙线卡子固定。
7 管理软件
7.1 软件系统拓扑
软件采用B/S架构，Web端的形式展现，格尔木机务段防寒加热装置系拓扑图如图1所示。
7.2 软件功能
①机车温度状态浏览功能。
将在线机车防寒加热装置各加热点的温度实时反馈至服务器，通过浏览器浏览查看各在线机车温度状态。
②机车打温状态提醒功能。
当在线机车防寒加热装置各监测点的温度低于设定温度时，软件提示需要打温，提醒管理人员进行开始打温工作。
当在线机车防寒加热装置各监测点的温度从低温状态上升至设定温度时，软件提示停止打温，提醒管理人员终止打温工作。
注：各温度阀值可根据实际需要进行修正调整。
8 使用与维护
①智能机车防寒加热装置应在冬季防寒期使用根據实际需求将主机开关闭合或断开。
②主机通电后指示灯亮，观察显示屏各电热套有温升。
③软件接收被监测点的实时温度，根据软件提示，管理人员做出“打温”与“终止打温”的工作。
9 结束语
研发智能机车防寒加热装置，能实现对各个被加热管路温度的实时监测，智能提醒地面工作人员开始和结束打温，避免出现漏打温或者过度打温造成的损失，该装置针对我国各路局机车防寒措施缺乏监控手段的实际情况，开展机车防寒加热过程中各管路温度变化的研究，对铁路节支降耗工作具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]刘克岩.浅谈机车防寒自控温电加热装置[J].科技视界，2019（12）：58，123.
[2]刘月文，王刚.和谐型电力机车空气管路系统防寒措施探讨[J].铁道机车与动车，2018（03）：6，32-33，42.
[3]张磊.动车组转向架关键部件温度加热系统设计[J].内燃机与配件，2018（24）：8-9.
关键词：智能防寒加热;提醒打温;设置温度阈值
1 智能机车防寒加热装置研究意义
内燃机车在低温环境下润滑油脂粘度增大甚至固化，严重时发生机车冷却系统冻结导致管路涨裂及柴油机大部件破损，造成机车柴油机报废等严重后果。一直以来，内燃机车在冬季库内保温采取柴油机启机打温的方法，但由于对内燃机车的打温缺乏有效监控手段，整备人员凭经验进行打温，往往会出现因漏打温而造成管路冻结甚至破损，或因过度打温而造成燃油的大量浪费，因此需要开发一套软件对机车打温过程进行有效的管理。
2 研究内容
研发智能机车防寒加热装置，由智能控温护套，车载主机，4G/WLAN传输模块，连接线缆组成。研发、测试具有PTC效应的导电高分子复合材料形成线状或片状的加热体，实现自控温功能;模拟出被加热体，在被测物体上加装防寒装置，测试温度变化。
研发配套地面软件一套，模拟现场测试环境，实时查看各个被加热体温度，当被加热体温度低于设定值，软件界面出现“需打温”的提示，当被加热体温度上升至规定范围后，提醒打温人员及时停止打温。
3 技术关键
①加热套工作状态自动监测功能，能够实时反映加热套是否正常。
②机车断电状态油、水、气管路温度监测功能，并可以无线传输，温度达到打温条件时提醒整备车间打温。
③打温状态监测功能，在柴油机或升弓监测机车主要参数，并将打温状态无线传输至地面监控软件，实现远程值守打温。
4 技术创新点
①具有PTC效应的导电高分子复合材料形成线状或片状的加热体，具有自控温特性。
②电流电压传感器和温度传感器，实现各个加热体电压、温度并联监测。
③高清显示屏和运算记录单元以及I/O接口，实时记录和显示各个加热体的电压、温度。
④4G无线通讯模块，实现将车载主机获取到的数据传输至地面服务器。
5 装置工作原理
5.1 主机
主机为嵌入式结构，芯片采用STM32，各监测点的温度数据通过RS485传输至主机，在OLED低温液晶屏上滚动显示，主机将温度数据打包，并通过4G模块实时传输至地面服务器。主机上设置有电源、通信、运行等相关功能指示灯，可实时查看装置运行情况。
5.2 加热原件
智能机车防寒加热装置的发热体是自控温电热元件，其发热元件是由具有PTC效应的导电高分子复合材料组成，形成线状或片状的加热体。所谓PTC效应是指发热材料的电阻随温度的升高而增大的现象，因此，它可随温度的变化而自动调整电热输出功率，当温度低时，电阻值低，输出功率增大;随着温度的升高，电阻值逐步增加，输出功率逐步减小;当温升至某一温度时，其电阻趋向于无穷大，即输出功率近似于零，使温度恒定在设定值上。
5.3 服务器与客户端
服务器实时接收车载主机传输的相关数据，进行解析并存储至数据库，对接收到的温度数据进行实时统计分析，并通过客户端对话框、声音智能提醒地面工作人员“开始打温”或“停止打温”。
6 安装部位技术要求
6.1 电热线安装
①将安装管路清理干净;
②将电热线用尼龙线卡固定在管路下方45°处，尼龙线卡间距不大于30mm，注意出线端方向;
③将橡塑管从中间劈开，包裹在管路上，用尼龙线卡固定，间距合适即可;
④用铝箔胶带半叠包缠绕橡塑管，要求缠绕紧密，粗细均匀，缠绕完毕后，用尼龙线卡固定，间距30mm左右。
6.2 电热套安装
①将安装部位清理干净。
②将电热套包裹在安装部位上，扣住粘扣。
③要求安装牢固紧密，外观平整，注意出线端方向。
6.3 电热片安装
①将安装部位清理干净。
②将AB胶均匀涂在电热片安装面，按压在安装部位上，用胶带或尼龙线卡子固定。
③对带有安装空或安装支架的电热片，可直接固定在安装部位。
6.4 主机线缆安装
将主机固定在机车内机械间部适当位置，所有电缆外部均套有尼龙护套，尽量沿车体线道布线，间隔0.5m左右用尼龙线卡子固定。
7 管理软件
7.1 软件系统拓扑
软件采用B/S架构，Web端的形式展现，格尔木机务段防寒加热装置系拓扑图如图1所示。
7.2 软件功能
①机车温度状态浏览功能。
将在线机车防寒加热装置各加热点的温度实时反馈至服务器，通过浏览器浏览查看各在线机车温度状态。
②机车打温状态提醒功能。
当在线机车防寒加热装置各监测点的温度低于设定温度时，软件提示需要打温，提醒管理人员进行开始打温工作。
当在线机车防寒加热装置各监测点的温度从低温状态上升至设定温度时，软件提示停止打温，提醒管理人员终止打温工作。
注：各温度阀值可根据实际需要进行修正调整。
8 使用与维护
①智能机车防寒加热装置应在冬季防寒期使用根據实际需求将主机开关闭合或断开。
②主机通电后指示灯亮，观察显示屏各电热套有温升。
③软件接收被监测点的实时温度，根据软件提示，管理人员做出“打温”与“终止打温”的工作。
9 结束语
研发智能机车防寒加热装置，能实现对各个被加热管路温度的实时监测，智能提醒地面工作人员开始和结束打温，避免出现漏打温或者过度打温造成的损失，该装置针对我国各路局机车防寒措施缺乏监控手段的实际情况，开展机车防寒加热过程中各管路温度变化的研究，对铁路节支降耗工作具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]刘克岩.浅谈机车防寒自控温电加热装置[J].科技视界，2019（12）：58，123.
[2]刘月文，王刚.和谐型电力机车空气管路系统防寒措施探讨[J].铁道机车与动车，2018（03）：6，32-33，42.
[3]张磊.动车组转向架关键部件温度加热系统设计[J].内燃机与配件，2018（24）：8-9.