雙供制式微控列車制動機試驗系統(tǒng)設計與實現

袁立福，趙金輝

（北京鐵路局 豐臺車輛段，北京100070）

列車制動故障是目前干擾鐵路運輸秩序的慣性故障之一，隨著貨物列車提速與重載的全面實施，列車制動故障越來越引起鐵路運營部門的關注。

目前列檢試風設備主要有傳統(tǒng)的機械定壓方式和微控壓力調節(jié)兩種作業(yè)方式，隨著現場試風作業(yè)要求和安全指數要求的提高，當前列檢試風設備已經無法適應現場試風作業(yè)的要求：不能進行500／600kPa之間轉換；不能以尾部風壓作為試風判定標準。

1 現狀分析

目前列檢試風設備主要有以下兩種作業(yè)方式：一是傳統(tǒng)的機械定壓方式。利用傳統(tǒng)的ET-6型手動制動機進行試風作業(yè)。二是微控壓力調節(jié)的方式。利用傳感器技術，根據控制信號及壓力反饋值進行壓力調節(jié)。按照鐵道部《運規(guī)》、北京鐵路局《行規(guī)》的規(guī)定和2010年北京鐵路局一號文件關于“嚴格行車設備質量控制，不斷提高安全保障能力”的要求，以及現行的《北京鐵路局行車組織規(guī)則》有關規(guī)定，現場試風作業(yè)壓力需要在500／600kPa之間轉換。

當前列檢試風設備已經無法適應現場試風作業(yè)的要求，暴露的問題主要有以下幾個方面。

（1）設備本身無法實現試風壓力500／600kPa之間的自動平滑轉換

多采用機車試風的方式來滿足現場不同試風壓力的作業(yè)需求，不但影響檢車質量，而且不利于工作效率的提高。

（2）沒有與尾部風壓監(jiān)測裝置形成閉環(huán)控制

目前試風作業(yè)應該以尾部風壓為準，但現有試風設備沒有與尾部風壓監(jiān)測裝置的通訊接口，能夠向作業(yè)人員反饋的只是列車首部風壓，直接影響試風合格率。

（3）人員勞動強度大

所有操作都必須由專人與設備的直接接觸來完成，不但增加了作業(yè)人員的勞動強度，而且延長了技檢作業(yè)時間。

（4）設備精度低

手動大閘的壓力調節(jié)完全以目測為準，沒有任何輔助電子器件，誤差無法得到有效彌補；對于電控大閘，必須要通過時間因素來嚴格限制單次增、減壓力值，但是時間和壓力并非線性成比例，風源壓力、制作工藝、設備老化等因素對單位時間減壓量的影響嚴重制約了設備的準確性。

（5）無作業(yè)信息記錄

不利于設備的檢修維護及后期作業(yè)信息的查詢。

2 系統(tǒng)組成及功能

雙供制式執(zhí)行器是列檢試風作業(yè)的主要執(zhí)行設備，安裝在現場每兩個作業(yè)股道之間，同時具備遙控和手控兩種控制方式，并且這兩種控制方式可由執(zhí)行器手控面板進行手動切換，保證在無線通訊故障或其他緊急情況時試風作業(yè)的正常進行（圖1）。

2.1 系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)主要由雙供制式微控試驗器（執(zhí)行器）、執(zhí)行器通信控制器、首部通基站、中心通信基站（含首部中心站和尾部中心站）、尾部通信基站、無線風壓監(jiān)測儀、手持操作器、數據處理中心主機等設備組成。

圖1 執(zhí)行器系統(tǒng)組成

2.2 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)采用執(zhí)行器首部調壓供風、尾部采集回傳、中心控制的閉環(huán)工作模式。支持試風壓力在500kPa和600kPa之間的自由切換，按《運規(guī)》要求完成列檢作業(yè)全部試驗的試風過程，適用于鐵路車輛段對客、貨列車制動系統(tǒng)的性能進行試驗。

系統(tǒng)具有手持操作器模式、中心全自動模式、中心手動模式、執(zhí)行器操作模式等多種模式互為備用，具有設備自檢及報警、列車首尾風壓曲線實時顯示、試驗結果自動分析、數據保存、查詢、打印試風報告等功能。

2.3 系統(tǒng)工作原理

在試驗啟動后主控軟件（數據處理中心軟件或手持操作器）根據列尾風壓識別試驗項目并判定試驗結果，結合試驗結果形成后續(xù)控壓命令，執(zhí)行器接收控壓命令調整風壓，主控軟件采集風壓進行下一步判斷。在試驗進行完畢（完成設定的全部待作項目）后提示完成，一定延時后自動保存。

2.4 雙供制試風執(zhí)行器工作原理

現場雙供制式執(zhí)行器使用進口電子比例調壓閥，采用PID智能控制理論實現了對壓力的實時、無級、自動調節(jié)，輸出風壓通過壓力傳感器負反饋給控制信號，輸出壓力控制精度高，輸出風壓誤差＜0.5%FS（執(zhí)行器輸出風壓控制原理如圖2所示）。

執(zhí)行器調節(jié)調壓閥使輸出風壓線性可控，以合理的方法和速率實現試風壓力在500／600kPa之間的平滑轉換，滿足現場對500kPa或600kPa不同試風壓力的要求。與此相同，線性可控的輸出壓力可完全模擬機車的充風 、減壓等操作。

圖2 執(zhí)行器輸出風壓控制原理

3 技術特點

3.1 試風壓力500／600kPa自動平滑轉換

采用進口比例調壓閥對空氣壓力、流速的可控性實現試風壓力500／600kPa之間的自動平滑轉換。

3.2 試風閉環(huán)控制

系統(tǒng)由執(zhí)行器對列車隊供風，從尾部采集風壓，以尾部風壓為標準進行試驗判定，并形成下一步調壓命令，發(fā)送給執(zhí)行器進行調壓，形成“供—采—調—供”閉環(huán)。

3.3 全過程實時監(jiān)視

本系統(tǒng)可實時監(jiān)視試驗數據及試驗結果，對于不合格試驗進行聲音報警，并在列表上高亮顯示，同時，可以查看詳細的試風曲線及數據，還可對列車制動機的試驗合格率進行統(tǒng)計，并打印輸出統(tǒng)計報表、試驗報告。

3.4 靈活方便的應用模式

系統(tǒng)充分結合現場實際，為用戶提供多種應用模式：手持操作器模式、中心全自動模式、中心手動模式、執(zhí)行器手動模式。系統(tǒng)可根據不同模式及不同現場要求靈活組網，具有很強的操作適應性。執(zhí)行器采用模塊化設計，拆卸簡單、維修方便。

3.5 智能判斷能力

系統(tǒng)融入了人工智能設計，可通過風壓變化自動識別試驗項目，給出試驗結果。不但簡化了試驗操作，還可以在最短的時間內對減壓、保壓完成等事件做出反應，節(jié)省試驗時間，系統(tǒng)還可以對不合格原因進行分析。

3.6 現場廣泛采用無線通信模式

系統(tǒng)廣泛采用無線通信手段，安裝簡單，應用方便，容易維護。

4 實現情況

自2010年8月初，豐臺車輛段豐西五場安裝DDK-K型雙供制式微控列車試驗系統(tǒng)1套，該系統(tǒng)支持500kPa和600kPa試風壓力的自動切換，可按要求完成全部試風過程，在運行期間滿足《運規(guī)》要求，并在今后為本段運用車間列檢作業(yè)場陸續(xù)安裝?？偨Y該系統(tǒng)表現的突出效果主要有以下幾個方面：

（1）該系統(tǒng)采用首部執(zhí)行器調壓供風、尾部風壓監(jiān)測儀采集壓力回傳、中心主機分析控制，手執(zhí)操作器遙控發(fā)送命令的方式形成閉環(huán)控制，充風速度快，減壓精度高，性能穩(wěn)定可靠，并有效減輕了作業(yè)人員的勞動強度。

（2）采用先進的計算機程序控制技術、無線通信技術，使設備實現自動化聯(lián)控，試風過程中車輛制動試驗監(jiān)測裝置與微控大閘設備之間通過聯(lián)控實現了最佳試風過程控制，使合格率可達到98%以上。

（3）縮短了列檢制動試驗的時間，由于采用了微控大閘和車輛制動試驗。監(jiān)測裝置的自動化聯(lián)控通過手持操作器即可方便完成所有的試驗項目，試驗結果可即時報送給列檢人員，因而大幅度縮短了制動試驗的時間。

（4）試風作業(yè)記錄信息具備可追溯性，記錄整個閉環(huán)控制系統(tǒng)的試驗過程和試驗數據，便于試風作業(yè)信息的查詢、打印和對比分析，為判定事故提供可靠的可追溯性依據。同時可以統(tǒng)一、規(guī)范列檢人員標準作業(yè)。

雙供制式微控列車試驗系統(tǒng)的應用解決了微控大閘列首風壓與無線風壓監(jiān)測儀列尾風壓之間的壓差，本系統(tǒng)實現了鐵路新的列車制動試驗最新標準和技術要求，可在列檢推廣應用，實現對現有設備的更新改造、升級換代，提升列檢作業(yè)技術手段，實現列檢作業(yè)標準化、智能化、信息化、自動化的要求。

5 結束語

雙供制式微控列車試驗系統(tǒng)的應用，解決了電控大閘列首風壓與無線風壓監(jiān)測儀列尾風壓之間的壓差，實現對現有設備的升級換代、更新改造，提升設備技術性能，實現了鐵路新的列車制動試驗最新標準和技術要求，滿足當前現場試風作業(yè)的需求，強化了列檢透明化作業(yè)管理的科技手段，避免因列車制動試驗不精確而發(fā)生事故，造成經濟損失和人員傷亡，對實現鐵路運輸“安全、暢通、快捷”起到了積極推進作用。

［1］趙長波，陳 雷.鐵路貨物列車制動機自動試驗研究［J］.鐵道車輛，2010，（11）：8-12.

［2］遲勝超.列檢所列車制動機試驗質量現狀及建議［J］.鐵道技術監(jiān)督，2008，（8）：4-5.

［3］中華人民共和國鐵道部.鐵道貨車運用維修規(guī)程［S］.2010.

［4］北京鐵路局.行車組織規(guī)則［S］.2007.