淺談接觸網(wǎng)作業(yè)車的安全控制

楊錦峰

1接觸網(wǎng)作業(yè)車安全狀況分析

面對大準(zhǔn)鐵路日益增長的運輸需求,高速鐵路的快速發(fā)展決定了接觸網(wǎng)作業(yè)車的發(fā)展趨勢是:功率大型化、運行速度快速化、牽引噸位大型化、維修周期長期化、行駛安全裝備智能化。新的接觸網(wǎng)作業(yè)車將釆用功率更大、燃油經(jīng)濟性更好、廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)更高的環(huán)保型發(fā)動機;所選用的零部件使用壽命更長、故障率更低;實現(xiàn)電磁閥和電控閥自動控制,使控制自動準(zhǔn)確;安全設(shè)施更完善,操作更簡單,安全性能更好;司乘人員的工作和生活環(huán)境的舒適性不斷提高,運行穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

然而,目前接觸網(wǎng)作業(yè)車的安全使用狀況卻比較差,接觸網(wǎng)作業(yè)車司機臆測行車、誤認(rèn)信號或違章超速造成的事敵時有發(fā)生,嚴(yán)重威脅鐵路運輸生產(chǎn)安全。

現(xiàn)有接觸網(wǎng)作業(yè)車運行安全是在規(guī)章和車載行車安全設(shè)備的共同作用下完成的。車載行車安全設(shè)備的使用,解決了接觸網(wǎng)作業(yè)車超速行駛、冒進(jìn)信號、溜逸等主要問題,大大增強了接觸網(wǎng)作業(yè)車的運行安全。

目前接觸網(wǎng)作業(yè)車車載安全設(shè)備主要指運行監(jiān)控記錄裝置、機車信號機和無線列調(diào)電話,即所謂的三項安全設(shè)備。無線列調(diào)電話用于司機、調(diào)度員、車站值班員之間的通話;機車信號機是通過感應(yīng)器接收加載在軌道電路上的信號,通過信息鑒別、信息譯解將列車運行前方顯示的鐵路地面信號,正確復(fù)示于列車上的雙面八顯示色燈信號機柱上;運行監(jiān)控記錄裝置集機車信號、運行監(jiān)控、自動停車、數(shù)據(jù)及語音記錄為一體。無線列調(diào)電話和機車信號機都連接在運行監(jiān)控記錄裝置上,通過運行監(jiān)控記錄裝置發(fā)揮作用。三項設(shè)備和在一起能實現(xiàn)獲取行車信號、通話、速度控制、防冒進(jìn)信號、防溜逸、自動停車、語音警報等功能。

基于三項安全設(shè)備的安全系統(tǒng)通過車輛狀態(tài)監(jiān)控、速度監(jiān)控、換端換向操作、自動報警及語音提示等措施來確保行車安全。

1.1 車輛狀態(tài)監(jiān)控

接觸網(wǎng)作業(yè)車車輛狀態(tài)監(jiān)控主要是在行車過程中或車輛停留時,自動監(jiān)控車輛狀態(tài),根據(jù)預(yù)設(shè)的條件判斷,適時的提醒司機,并根據(jù)情況施行常用制動、緊急制動,實現(xiàn)監(jiān)控和自動停車功能。接觸網(wǎng)作業(yè)車的監(jiān)控功能歸結(jié)起來就是實現(xiàn)“防冒、防超、防溜”的作用。這三大功能的實現(xiàn),最終落實到對接觸網(wǎng)作業(yè)車速度的控制上。自停功能也是讓接觸網(wǎng)作業(yè)車速度變?yōu)榱愕倪^程。因此,實現(xiàn)對接觸網(wǎng)作業(yè)車速度的控制就能實現(xiàn)監(jiān)控和自停功能。

1.2 速度監(jiān)控

接觸網(wǎng)作業(yè)車車輛控制系統(tǒng)要實現(xiàn)“防冒、防超、防溜”的作用目標(biāo),必需獲得行車指令、運行線路狀況和車輛自身狀況等三方面的信息。行車指令主要指是否允許接觸網(wǎng)作業(yè)車運行及允許運行的速度。控制系統(tǒng)通過機車信號獲得行車指令的。運行線路狀況指線路的坡道、曲線、隧道情況,以及各種運輸設(shè)施(車站、道忿、信號機)布置等情況?？刂葡到y(tǒng)通過將運行區(qū)段的線路和設(shè)施等有關(guān)參數(shù)預(yù)先存儲于主機中獲得的。接觸網(wǎng)作業(yè)車車輛自身狀況指編組輛數(shù)、換長、實際運行速度、接觸網(wǎng)作業(yè)車所處線路的位置等。運行速度由車軸端速度傳感器得到;接觸網(wǎng)作業(yè)車位置信息根據(jù)運行速度計算走行里程得到。通過實時檢測接觸網(wǎng)作業(yè)車運行的速度,并依次調(diào)出事先存入控制系統(tǒng)內(nèi)的線路參數(shù),從而計算出接觸網(wǎng)作業(yè)車距前方信號機的距離,再結(jié)合機車信號顯示狀態(tài)及列車編組等條件,實時計算出接觸網(wǎng)作業(yè)車不超速或不冒進(jìn)顯示關(guān)閉信號的允許接觸網(wǎng)作業(yè)車運行的最高限制速度,當(dāng)接觸網(wǎng)作業(yè)車運行速度達(dá)到最高限制速度時,啟動常用制動使接觸網(wǎng)作業(yè)車減速,當(dāng)接觸網(wǎng)作業(yè)車運行速度達(dá)到最高限制速度加5km/h或有可能冒進(jìn)關(guān)閉的信號機時,啟動緊急制動,使接觸網(wǎng)作業(yè)車停車,從而防止接觸網(wǎng)作業(yè)車超速運行和冒進(jìn)信號。

1.3 換端換向操作

接觸網(wǎng)作業(yè)車操縱端的操控一直是保證接觸網(wǎng)作業(yè)車的重中之重,而接觸網(wǎng)作業(yè)車作業(yè)的特殊性要求接觸網(wǎng)作業(yè)車能進(jìn)行兩端操作。目前是以規(guī)章強制要求司機和乘務(wù)人員處理非操縱端的形式來保證安全。接觸網(wǎng)作業(yè)車空氣制動系統(tǒng)自動制動閥的下面都有一個截斷塞門,用來關(guān)閉制動管,截斷總風(fēng)虹向制動管充風(fēng)的通路。該塞門在制動操縱端必須打開,非制動操縱端則要求關(guān)閉如果非制動操縱端塞門未關(guān)閉,而且自閥手把置于緩解位,此時如果施行制動,就不起制動作用。在接觸網(wǎng)作業(yè)車運行中,非操縱端自閥的進(jìn)出風(fēng)路都應(yīng)該截斷,才能保證對自閥的任何操作都不影響整個風(fēng)路。為改進(jìn)后的接觸網(wǎng)作業(yè)車制動管路。增添了一個二位五通氣動閥和兩個二位二通閥,就可實現(xiàn)接觸網(wǎng)作業(yè)車空氣制動裝置換端操作,保證非操作端自閥動作失效。

按規(guī)章要求,在換端操作時,非操縱端手油門應(yīng)放到熄火位置,不能動。接觸網(wǎng)作業(yè)車手油門控制是通過手油門手柄連桿、連接鋼繩、連桿、油門操縱桿、回位彈簧等共同作用完成。在手油門連桿處加鎖定裝置,通過電磁閥控制,就可以實現(xiàn)非操作端鎖定功能。

接觸網(wǎng)作業(yè)車換向操作采用互斥的操作方式。在開關(guān)信號和電磁閥之間增加邏輯判斷單元,把開關(guān)信號和當(dāng)前的速度信號、非操縱端幵關(guān)位置信號進(jìn)行邏輯運算,只有當(dāng)非操端的轉(zhuǎn)換開關(guān)置于中立位、當(dāng)前速度為零時,另一端的轉(zhuǎn)換開關(guān)才能有效的操作,否則,系統(tǒng)會語音提示“操作錯誤”。這就保證了當(dāng)接觸網(wǎng)作業(yè)車運行時,非操作端的轉(zhuǎn)換開關(guān)操作是無效的,車未停穩(wěn)也不能換向。

1.4 自動報警及語音提示

當(dāng)接觸網(wǎng)作業(yè)車安全控制系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)值將要達(dá)到預(yù)設(shè)安全值而已達(dá)到警報值時,系統(tǒng)給出語音警報;若超過了預(yù)設(shè)安全值,給出警報,并要求司機給出回應(yīng)信號, 若在規(guī)定的時間系統(tǒng)沒有接收到司機的正確回應(yīng)信號,則系統(tǒng)切到自動控制模式,自動釆取措施,使相關(guān)參數(shù)回到規(guī)定值以內(nèi)。在系統(tǒng)自動控制過程中,司機對系統(tǒng)的操作無效;系統(tǒng)實現(xiàn)控制之后,允許司機通過解鎖按鈕解鎖系統(tǒng),否則,系統(tǒng)在設(shè)定時間內(nèi)自動解鎖,退出自動控制模式。

系統(tǒng)需要監(jiān)控的參數(shù)有機油壓力、燃油量、水溫、列車管風(fēng)壓、車輛運行速度、軸溫等。在車輛運行中,當(dāng)機油壓力、燃油量、列車管風(fēng)壓降到預(yù)設(shè)的值以下時,系統(tǒng)報警,語音提示,如果司機不在規(guī)定的時間內(nèi)處理,解除警報,則系統(tǒng)自動啟動常用制動停車。水溫、軸溫則是達(dá)到或超過設(shè)定值時,采取上述措施。速度的警報和控制在監(jiān)控功能里已經(jīng)分析過,這里不再熬述。

語音系統(tǒng)主要是針對車輛無線列調(diào)電話而設(shè)置。車輛行駛作業(yè)中,司機的通話需要記錄,在出現(xiàn)事故或需要分析行車相關(guān)問題時,可以調(diào)出語音信息。所以,語音系統(tǒng)的功能主要是能實現(xiàn)語音數(shù)據(jù)的存儲。

2人車聯(lián)控安全管理措施

由于作業(yè)車對接觸網(wǎng)檢修維護的特殊運行狀態(tài),人員的操作和配合對于接觸網(wǎng)作業(yè)車的安全顯得至關(guān)重要。其安全控制中不能缺少的一環(huán)就是人機聯(lián)控措施。各工種人員必須明確各自職責(zé),嚴(yán)格按照聯(lián)控管理措施進(jìn)行工作程序。

2.1 接觸網(wǎng)作業(yè)車人機安全聯(lián)控職責(zé)措施

2.1.1 工作領(lǐng)導(dǎo)人的職責(zé)和措施

負(fù)責(zé)作業(yè)中各作業(yè)組人員分工(明確作業(yè)車組監(jiān)護人)、車輛安排、各項安全措施的布置、落實,對本次作業(yè)的整體工作負(fù)責(zé)。接觸網(wǎng)作業(yè)中,負(fù)責(zé)停電接地、行車防護、送電消令、列車放行的把關(guān)確認(rèn),并對各作業(yè)組作業(yè)全過程全方位安全監(jiān)控;負(fù)責(zé)對整個作業(yè)范圍內(nèi)車輛、車梯的動態(tài)安全監(jiān)控。工作領(lǐng)導(dǎo)人在任何情況下,均不得上車上網(wǎng)親自參加作業(yè),主要在地面實施安全監(jiān)控。

2.1.2 作業(yè)車組監(jiān)護人的職責(zé)和措施

負(fù)責(zé)出車前作業(yè)平臺操作靈活性的檢查與確認(rèn),作業(yè)中專門負(fù)責(zé)作業(yè)平臺的升降、轉(zhuǎn)動操作;負(fù)責(zé)在作業(yè)平臺上監(jiān)護作業(yè)組平臺作業(yè)過程中的人身、設(shè)備、作業(yè)安全,當(dāng)作業(yè)人員超出作業(yè)平臺范圍作業(yè)時,應(yīng)監(jiān)護其必須扎好安全帶進(jìn)行作業(yè)。在接觸網(wǎng)停電作業(yè)時,負(fù)責(zé)給作業(yè)車司機下達(dá)接通或斷開控制作業(yè)臺升降和旋轉(zhuǎn)電源開關(guān)的指令。在車輛移動前,負(fù)責(zé)操作作業(yè)平臺完全復(fù)位,確認(rèn)作業(yè)人員歸至安全位置、接觸網(wǎng)設(shè)備不影響車輛安全運行,并按照規(guī)范用語與作業(yè)車司機進(jìn)行聯(lián)控,指揮作業(yè)車輛移動配合作業(yè)。作業(yè)車移動過程中負(fù)責(zé)對作業(yè)組成員的安全監(jiān)控,確保作業(yè)平臺上作業(yè)人員以及設(shè)備車輛安全。

2.1.3 作業(yè)車司機的職責(zé)和措施

配合作業(yè)中,堅守崗位,監(jiān)控作業(yè)車輛的各項狀態(tài),防止車輛遛迤;必須嚴(yán)格按作業(yè)車監(jiān)護人的指令操縱車輛,嚴(yán)禁擅自動車,并有權(quán)拒絕執(zhí)行除作業(yè)車監(jiān)護人以外任何人員的動車指令;按照副司機發(fā)出的車輛運行信號和信息,確認(rèn)、鳴笛后方能動車。

2.1.4 作業(yè)車副司機的職責(zé)和措施

配合作業(yè)中,負(fù)責(zé)監(jiān)聽作業(yè)車司機與作業(yè)監(jiān)護人的互通聯(lián)控信息,發(fā)現(xiàn)司機復(fù)誦錯誤以及非作業(yè)車監(jiān)護人員發(fā)出動車指令時,應(yīng)及時提醒司機。作業(yè)車移動前,對作業(yè)臺復(fù)位、人員歸至安全(作業(yè)臺上人員必須蹲下)位置、車輛移動方向線路條件具備動車條件進(jìn)行確認(rèn)把關(guān)。與司機聯(lián)控,用旗語或防護電話站在規(guī)定位置引導(dǎo)車輛運行,全力做好作業(yè)車輛配合接觸網(wǎng)作業(yè)的行車安全監(jiān)控工作。

2.2 作業(yè)車平臺操作要求

出車前,對于停放在無電化股道的作業(yè)車,由司機和使用作業(yè)車的作業(yè)組監(jiān)護人共同對作業(yè)臺的升降、轉(zhuǎn)動靈活性進(jìn)行檢查和確認(rèn),同時作業(yè)組監(jiān)護人在軌道車工作日志的保養(yǎng)檢修記錄欄內(nèi)填寫作業(yè)臺檢查結(jié)果和姓名。

作業(yè)平臺的升降、轉(zhuǎn)動由使用作業(yè)車的作業(yè)組的監(jiān)護人專門負(fù)責(zé)操作,監(jiān)護人必須熟練掌握作業(yè)平臺操作標(biāo)準(zhǔn)。作業(yè)臺開始使用后嚴(yán)禁司乘人員在車輛下位操作作業(yè)平臺。作業(yè)平臺上操作出現(xiàn)故障時,司乘人員可在下車位操作作業(yè)平臺,但必須要與作業(yè)平臺上的作業(yè)組監(jiān)護人相互聯(lián)系確認(rèn)。作業(yè)臺的升降和旋轉(zhuǎn)設(shè)有限位裝置,在聽到報警鈴響時應(yīng)立即停止操作或反向操作。為防止作業(yè)平臺復(fù)位不到位,作業(yè)車輛加裝閉鎖裝置,確保運行安全。

作業(yè)平臺在升降或旋轉(zhuǎn)時,嚴(yán)禁任何人員上下作業(yè)臺梯登。在操作升降的同時,不允許操作回轉(zhuǎn)。作業(yè)結(jié)束后,作業(yè)平臺上不得堆放任何材料工具。

復(fù)線正線作業(yè)時,在操作作業(yè)臺時,為防止作業(yè)平臺誤向臨線方向旋轉(zhuǎn),懸掛“嚴(yán)禁向上(下)行旋轉(zhuǎn)”的警示標(biāo)志牌,作業(yè)時,根據(jù)作業(yè)線別,懸掛在作業(yè)平臺控制臺旁。

2.3 作業(yè)車人機安全聯(lián)控要點

作業(yè)組監(jiān)護人與司機、司機與副司機相互聯(lián)系,作業(yè)監(jiān)護人、司機、副司機各持一臺對講機進(jìn)行聯(lián)系。作業(yè)平臺上的作業(yè)組監(jiān)護人與司機聯(lián)系后,司機復(fù)誦,副司機監(jiān)聽,并確認(rèn)作業(yè)臺復(fù)位、人員歸至安全(作業(yè)臺上人員必須蹲下)位置、線路條件具備動車條件,用信號旗引導(dǎo)車輛運行,司機鳴笛動車。

作業(yè)組監(jiān)護人在發(fā)出動車指令前,作業(yè)臺必須旋轉(zhuǎn)歸位、落底到位(架線作業(yè)時,作業(yè)平臺可不要求落底,但必須滿足作業(yè)臺欄桿最高點低于導(dǎo)線不小于500mm),同時作業(yè)臺上所有人員必須蹲在作業(yè)臺地板上,手扶好欄桿,車輛移動時不允許作業(yè)人員站立。

作業(yè)車在作業(yè)過程中,副司機要站在車輛前進(jìn)方向的線路外側(cè)司機能看到的地面位置(復(fù)線區(qū)段,不得越過鄰線側(cè)本線枕木頭)進(jìn)行引導(dǎo),要求戴安全帽、持信號旗。作業(yè)車作業(yè)過程中如帶平板車推進(jìn)運行時,副司機也必須確認(rèn)作業(yè)車及平板車運行條件。

作業(yè)轉(zhuǎn)點(運行距離接觸網(wǎng)超過四個跨距時)以及接觸網(wǎng)放線作業(yè),作業(yè)車副司機到達(dá)規(guī)定位置(作業(yè)車輛帶平板推進(jìn)運行時,副司機必須站在平板前端左側(cè)位置;單機運行時,在副司機位置)引導(dǎo)車輛運行。在作業(yè)或車輛運行中,如發(fā)現(xiàn)有危及人身、行車設(shè)備安全的突發(fā)情況,參加作業(yè)的所有成員均有權(quán)命令立即停車。

接觸網(wǎng)停電作業(yè)要嚴(yán)格執(zhí)行派車單制度,派車單上必須指明作業(yè)車監(jiān)護人姓名,根據(jù)作業(yè)內(nèi)容制定相應(yīng)的安全防范措施,提前一天將派車單交給司乘人員。除作業(yè)車監(jiān)護人外,其余任何人無權(quán)給作業(yè)車司機下達(dá)接通或斷開控制作業(yè)臺升降和旋轉(zhuǎn)的電源開關(guān)以及車輛移動的指令,一經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有越權(quán)指揮或多頭指揮的現(xiàn)象,將按照安質(zhì)效有關(guān)項目納入考核。

3接觸網(wǎng)作業(yè)車發(fā)展中的安全智能化特點

伴隨著電氣化鐵路的高速發(fā)展中先進(jìn)技術(shù)的不斷應(yīng)用,接觸網(wǎng)作業(yè)車的安全性能也在不斷提升。其車載設(shè)備不斷向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化特點邁進(jìn)。

近些年來已經(jīng)出現(xiàn)基于控制器局域網(wǎng)絡(luò)的車輛安全控制系統(tǒng)。它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。與一般的通信總線相比,它所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設(shè)計,越來越受到人們的重視。

這種新型的車輛安全控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的總線技術(shù),和車輛鏈接的硬件對象組成網(wǎng)絡(luò),采用智能型軟件,實施模塊化管理,達(dá)到對車輛各種參數(shù)的有效監(jiān)控和全自動預(yù)警,并使人機聯(lián)控的效能發(fā)揮到最大。

接觸網(wǎng)作業(yè)車安全控制系統(tǒng)主要鏈接對象有選端開關(guān)、百葉窗開關(guān)、倒車風(fēng)斗開關(guān)、手油門控制器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、機車信號感應(yīng)器、機油壓力傳感器、發(fā)動機溫度傳感器、發(fā)動機熄火裝置、軸溫傳感器、環(huán)境溫度傳感器、速度傳感器、總風(fēng)虹、均衡風(fēng)虹、列車管、制動紅、無線列調(diào)電話、機車信號、儀表顯示器等。系統(tǒng)主要控制電磁閥、開關(guān)器件的動作,再由電磁閥、開關(guān)器件控制的部件動作實現(xiàn)車輛控制。系統(tǒng)所需信息主要由各種傳感器件、信號感應(yīng)器和內(nèi)置的數(shù)據(jù)提供。

在軟件設(shè)計上面,主控制器會檢查各個設(shè)備的工作情況,及時發(fā)現(xiàn)沒有及時響應(yīng)的設(shè)備,從而在最短的時間里面檢測到錯誤。另一方面,在更換設(shè)備后,新添加的設(shè)備會自動向主控制器發(fā)送信息,表明自己身份,從而在主控制器里面進(jìn)行備案,達(dá)到系統(tǒng)不需要重啟,就可以更換零部件的目的。如果設(shè)備檢測到自身出現(xiàn)問題后,還可以發(fā)送緊急報文,通知主控制器切換到備用設(shè)備,或者其他的處理。這些都體現(xiàn)了新型車輛安全控制系統(tǒng)的智能化優(yōu)點。

在正常工作中,系統(tǒng)上電后,各個子模塊發(fā)送上電報文,通過主控制器和備用模塊相互配合。整個系統(tǒng),現(xiàn)場的各傳感器把環(huán)境各個參數(shù)的檢測信號(數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換或者幵關(guān)信號轉(zhuǎn)換處理后,同時報警通知用戶。

新型接觸網(wǎng)作業(yè)車安全操作系統(tǒng)將是未來接觸網(wǎng)作業(yè)車的發(fā)展趨勢,但要把新型系統(tǒng)運用到每臺現(xiàn)有的接觸網(wǎng)作業(yè)車上,實現(xiàn)理想狀態(tài)下的安全控制,需要技術(shù)的不斷更新和實踐的不斷探索。

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