120閥試驗臺的技術(shù)改進(jìn)

姚小沛,邵 軍,陶 強(qiáng)

(中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所,北京100081)

2000年鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所研制的120閥試驗臺和相應(yīng)的配套試驗方法通過了鐵道部組織的部級鑒定,隨后在部分車輛段和120閥生產(chǎn)廠開始了推廣使用。該試驗臺可以模擬120閥的各種工作狀態(tài),并對其進(jìn)行全面、系統(tǒng)的檢測,為120閥制造和檢修質(zhì)量的提高提供了技術(shù)保障。但是在120閥試驗臺和配套試驗方法的推廣和現(xiàn)場使用過程中仍然反映出了一些急待解決的問題,比如試驗時間較長、部分試驗項目檢測不準(zhǔn)確和在自動試驗過程中可以人為干涉試驗結(jié)果等。另外,隨著120-1閥的技術(shù)圖紙轉(zhuǎn)讓和推廣,現(xiàn)場也要求該試驗臺能夠?qū)?20-1閥進(jìn)行性能測試。針對以上問題,對試驗臺進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)。

1 對硬件結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)

在長期的現(xiàn)場運(yùn)用中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在的120閥試驗臺在自動試驗過程中,可以人為干涉某些試驗,從而影響試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如在主閥漏泄等試驗過程中,通過人為控制流量計上的“撥鈕”或試驗臺上的“手動/自動轉(zhuǎn)換按鈕”就可能影響到計算機(jī)所測得的試驗結(jié)果,導(dǎo)致計算機(jī)的誤判。針對以上問題,經(jīng)過仔細(xì)的分析、試驗,通過在試驗臺上增加部分電路及4個繼電器,并對試驗程序的控制邏輯進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)可以解決該問題,增加的電路部分如圖1所示。上述改進(jìn)實現(xiàn)了對試驗臺上的“手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)”和流量計的“左撥鈕”的自動控制。可以使試驗臺在進(jìn)行自動試驗過程中自動地使試驗臺的“手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)”鎖定在自動位,使流量計鎖定在“閥控”位或“關(guān)閉”位。從而消除了試驗臺操作人員對試驗結(jié)果進(jìn)行人為干涉的可能。

圖1 新增電路結(jié)構(gòu)示意圖

另外,為了實現(xiàn)在120試驗臺上對120-1閥進(jìn)行試驗,并擴(kuò)展試驗臺功能,對試驗臺的部分氣路進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化,并增加了新的氣路。比如把原試驗臺測漏部分的22和25號兩個電磁閥合并為22號電磁閥,多出的一個電磁閥用來控制由列車管向加速緩解風(fēng)缸的快充氣路,電磁閥代號為12,并對原E孔的孔徑進(jìn)行了調(diào)整。通過以上改進(jìn),使試驗臺的氣路布置更加合理,在安裝了新的120-1閥的試驗程序后可以對120-1閥進(jìn)行試驗。圖2是技術(shù)改進(jìn)之前的120閥試驗臺作用原理圖,圖3是技術(shù)改進(jìn)之后的120閥試驗臺作用原理圖。

圖2 原120閥試驗臺作用原理圖

圖3 改進(jìn)后的120閥試驗臺作用原理圖

2 對軟件部分的技術(shù)改進(jìn)

原有的120閥在120試驗臺上的配套試驗方法基本可以對120閥進(jìn)行全面、系統(tǒng)的檢測,但在現(xiàn)場使用過程中仍然反映出部分試驗項目檢測不夠準(zhǔn)確、試驗用時較長等情況。我們通過對原有120閥的試驗方法的仔細(xì)分析以及反復(fù)的試驗驗證,對軟件部分進(jìn)行了改進(jìn)。

2.1 120主閥和緊急閥的試驗方法改進(jìn)

由于原120閥試驗臺試驗方法的原因,導(dǎo)致試驗程序無法對某些試驗項目做出準(zhǔn)確檢測,從而將某些本來“合格”的項目判定為“不合格”。比如原試驗方法在進(jìn)行“加速緩解閥”試驗時,試驗方法是“開B,當(dāng)主閥緩解時判斷列車管壓力躍升,應(yīng)不小于10 kPa。”由于開B以后,列車管緩慢充氣,列車管壓力本來就緩慢上升,因此在主閥緩解時,原試驗程序往往判斷不出這個壓力上升是由于開B引起的還是由于加速緩解作用引起的,容易造成誤判。新的試驗方法對這一項進(jìn)行了修改,改為“開18(即排副風(fēng)缸),當(dāng)主閥緩解時判斷列車管壓力躍升,應(yīng)不小于10 kPa?！遍_ 18主閥緩解后,此時列車管的壓力躍升完全是由于加速緩解作用引起的,從而使檢測更加準(zhǔn)確、可靠。

120閥某些試驗項目的試驗結(jié)果容易受試驗臺定壓的影響,定壓不同所得的試驗結(jié)果不同,原120閥試驗方法對此沒有進(jìn)行認(rèn)真的考慮。我們通過對各試驗項目的仔細(xì)分析,對容易受試驗臺定壓影響的試驗項目的試驗方法進(jìn)行了重新設(shè)計,基本消除了試驗臺定壓對試驗結(jié)果的影響,使試驗結(jié)果具有很好的一致性。表1列出了同一緊急閥在同一試驗臺上列車管不同壓力時的“緊急靈敏度試驗”結(jié)果比較。從表1可以證實,隨著開始試驗時的列車管壓力上升,列車管排風(fēng)時間由1.22 s延長到1.33 s,延長了9%;緊急室排風(fēng)時間由14.67 s延長到15.43 s,延長了5%。而在同一試驗壓力下,試驗結(jié)果幾乎相同。由此可見,對試驗方法進(jìn)行上述改進(jìn)是可行的。

表1 試驗結(jié)果比較

通過對試驗方法進(jìn)行上述改進(jìn),消除了由于試驗方法本身的設(shè)計問題而產(chǎn)生的對試驗結(jié)果誤判的可能性,進(jìn)而提高了測試的準(zhǔn)確性。

2.2 120試驗臺的機(jī)能試驗方法改進(jìn)

原120試驗臺機(jī)能試驗方法對試驗臺的定壓要求較高,必須將試驗臺的調(diào)壓閥調(diào)整到600 kPa以上,其配套的自動試驗程序才能夠正常運(yùn)行。但是,目前各車輛段的制動室往往沒有獨(dú)立的風(fēng)源系統(tǒng),經(jīng)常是和其他車間共用一個風(fēng)源,這樣就容易造成在機(jī)能試驗過程中由于供風(fēng)系統(tǒng)的壓力突然降低而導(dǎo)致試驗程序無法正常運(yùn)行,導(dǎo)致機(jī)能試驗的試驗時間無限延長。我們通過對相關(guān)車輛段的廣泛調(diào)研,并在保證機(jī)能試驗精度的情況下,對正常機(jī)能試驗所要求的試驗臺定壓進(jìn)行了適當(dāng)降低,以保證可以滿足車輛段現(xiàn)場使用的要求。

另外,通過對原120試驗臺機(jī)能試驗方法進(jìn)行研究分析后,發(fā)現(xiàn)原機(jī)能試驗方法設(shè)計中沒有充分發(fā)揮采用計算機(jī)進(jìn)行自動測試的優(yōu)點,許多地方還需要通過人工涂刷肥皂水進(jìn)行檢測,從而增加了試驗工人的工作強(qiáng)度,并大大延長了試驗時間。新試驗方法對電磁閥的漏泄試驗部分進(jìn)行了重新設(shè)計優(yōu)化,充分發(fā)揮了計算機(jī)測試的優(yōu)點,合并了一些可以進(jìn)行同時測試的試驗項目,基本實現(xiàn)了試驗過程的全部自動化,試驗中僅在進(jìn)行“主閥排氣口頂桿”(為新增試驗項目)這項試驗時需要涂刷肥皂水,從而減輕了試驗工人的工作強(qiáng)度。另外,原試驗方法的試驗內(nèi)容也不全面,比如,對于某些電磁閥的漏泄測試,原試驗方法僅能對其單個方向進(jìn)行漏泄測試,重新設(shè)計的新試驗方法則對兩個方向均能進(jìn)行測試,提高了測試的準(zhǔn)確性。新試驗方法還能對原試驗方法沒有進(jìn)行測量但卻對試驗結(jié)果有重要影響的部分進(jìn)行了測試,比如“副風(fēng)缸管路和列車管管路與壓差計接口處”、“局減及加速緩解管排氣口、主閥排氣口頂桿”等。

總之,相對于舊的試驗方法,新機(jī)能試驗方法設(shè)計更加合理、科學(xué),測試更加全面,自動化程度更高,配套新的試驗程序進(jìn)行全套機(jī)能試驗的試驗時間僅為35 min左右,比舊試驗程序所需時間縮短了50%左右,可以滿足使用單位每天進(jìn)行試驗臺機(jī)能試驗的要求。

2.3 對試驗程序進(jìn)行的改進(jìn)

為了配合新的120閥試驗程序和120試驗臺機(jī)能試驗方法,我們重新設(shè)計了120閥試驗臺測試程序,新程序既能測試120閥,也能測試120-1閥。

為了有效解決現(xiàn)場反映的主閥試驗時間較長的問題,在主閥的全項試驗中,通過對所有12項試驗項目的試驗順序進(jìn)行重新排列,選擇了最優(yōu)的試驗順序。充分發(fā)揮計算機(jī)自動測試的優(yōu)點,在漏泄試驗中把能測到的性能試驗相關(guān)項目所需的試驗結(jié)果都記錄下來,在漏泄試驗全部合格后,再去判斷,如果合格,則在后面的試驗中就不再去做相應(yīng)項目。通過上述改進(jìn)后可以有效縮短120主閥的試驗時間。120主閥在原120試驗臺上的全套試驗的時間是22 min(不包括人工涂刷檢漏劑的時間),在改進(jìn)后的120試驗臺上全套試驗時間僅為12 min(不包括人工涂刷檢漏劑的時間),試驗時間縮短45%。

為了方便試驗臺使用單位的使用,改進(jìn)后的程序使用方法與原程序幾乎相同。改進(jìn)后的程序主界面顯示的內(nèi)容更加豐富,以便于試驗人員對試驗過程進(jìn)行更為有效的監(jiān)控。

改進(jìn)后的程序還能夠提供HMIS系統(tǒng)所要求的試驗數(shù)據(jù)文件,以便于與HMIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。

原120試驗臺測試程序由于設(shè)計的局限性,僅能在Windows98系統(tǒng)下使用,隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,預(yù)裝Window s98系統(tǒng)的工控機(jī)越來越少,為此專門開發(fā)了適用于Windows2000和WindowsXP系統(tǒng)的120試驗臺測試程序,以方便用戶使用。

原試驗程序的數(shù)據(jù)報表功能簡單、不能提供完善的數(shù)據(jù)報表,比如試驗數(shù)據(jù)的“日報表”和“試驗數(shù)據(jù)的管理”等功能、難以滿足試驗臺使用單位的使用要求。改進(jìn)后的程序采用PowerBuilder程序語言重新設(shè)計了報表程序,該報表程序既可以與120試驗臺測試程序一起使用,又可單獨(dú)使用,方便了對試驗數(shù)據(jù)的管理。該程序不僅可以提供單個閥的詳細(xì)試驗數(shù)據(jù)報表,也可以提供試驗數(shù)據(jù)的“日報表”,還能實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的查詢、刪除和試驗報表的打印功能,滿足了試驗臺使用單位對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的需要。

3 結(jié)束語

改進(jìn)后的120試驗臺及試驗程序不僅能對120閥而且也能對120-1閥進(jìn)行系統(tǒng)、全面的性能測試;配合新的120閥試驗方法和試驗臺機(jī)能試驗方法,大大縮短了120主閥試驗和機(jī)能試驗的試驗時間,有助于提高使用單位的工作效率;通過在試驗臺硬件結(jié)構(gòu)上增加新的電路,消除了試驗過程中的人為因素,提高了試驗結(jié)果的可靠性;通過對試驗方法進(jìn)行改進(jìn),消除了由于試驗方法本身的設(shè)計問題而產(chǎn)生的對試驗結(jié)果誤判的可能性。

2005—2006年對部分車輛段和120閥生產(chǎn)工廠配屬的中國鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所研制的120閥試驗臺進(jìn)行了上述技術(shù)改進(jìn),相關(guān)單位使用良好。隨著2007年4月頒布的運(yùn)裝貨車【2007】199號文(關(guān)于印發(fā)《120型空氣控制閥試驗臺試驗方法》的通知)的落實,目前該試驗程序和試驗臺的設(shè)計原理圖已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給了其他3家120閥專用試驗臺的生產(chǎn)廠家,改進(jìn)后的試驗臺和試驗程序在全國所有120閥生產(chǎn)和檢修單位都得到推廣使用,在使用中反饋的一些小問題也陸續(xù)地得到了改進(jìn)。