智能機(jī)車防寒加熱裝置的研究

項(xiàng)東波

摘要：鐵路機(jī)車防寒技術(shù)是確保機(jī)車低溫工作性能的關(guān)鍵，低溫環(huán)境嚴(yán)重影響機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)零部件及閥件正常工作，導(dǎo)致無法正常排污或內(nèi)部氣流通道堵塞。既有的防寒措施大多為加裝保溫套或者電阻絲持續(xù)加熱，這樣增加了加熱成本，還可能造成電阻絲過熱而出現(xiàn)加熱套著火現(xiàn)象，后果不堪設(shè)想。本文以筆者工作經(jīng)驗(yàn)為例，分析了該裝置的應(yīng)用意義及關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容，為今后機(jī)車更好的防寒加熱工作提供參考。

關(guān)鍵詞：智能防寒加熱;提醒打溫;設(shè)置溫度閾值

1 ?智能機(jī)車防寒加熱裝置研究意義

內(nèi)燃機(jī)車在低溫環(huán)境下潤滑油脂粘度增大甚至固化，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)凍結(jié)導(dǎo)致管路漲裂及柴油機(jī)大部件破損，造成機(jī)車柴油機(jī)報(bào)廢等嚴(yán)重后果。一直以來，內(nèi)燃機(jī)車在冬季庫內(nèi)保溫采取柴油機(jī)啟機(jī)打溫的方法，但由于對(duì)內(nèi)燃機(jī)車的打溫缺乏有效監(jiān)控手段，整備人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行打溫，往往會(huì)出現(xiàn)因漏打溫而造成管路凍結(jié)甚至破損，或因過度打溫而造成燃油的大量浪費(fèi)，因此需要開發(fā)一套軟件對(duì)機(jī)車打溫過程進(jìn)行有效的管理。

2 ?研究內(nèi)容

研發(fā)智能機(jī)車防寒加熱裝置，由智能控溫護(hù)套，車載主機(jī)，4G/WLAN傳輸模塊，連接線纜組成。研發(fā)、測(cè)試具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料形成線狀或片狀的加熱體，實(shí)現(xiàn)自控溫功能;模擬出被加熱體，在被測(cè)物體上加裝防寒裝置，測(cè)試溫度變化。

研發(fā)配套地面軟件一套，模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境，實(shí)時(shí)查看各個(gè)被加熱體溫度，當(dāng)被加熱體溫度低于設(shè)定值，軟件界面出現(xiàn)“需打溫”的提示，當(dāng)被加熱體溫度上升至規(guī)定范圍后，提醒打溫人員及時(shí)停止打溫。

3 ?技術(shù)關(guān)鍵

①加熱套工作狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能，能夠?qū)崟r(shí)反映加熱套是否正常。

②機(jī)車斷電狀態(tài)油、水、氣管路溫度監(jiān)測(cè)功能，并可以無線傳輸，溫度達(dá)到打溫條件時(shí)提醒整備車間打溫。

③打溫狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，在柴油機(jī)或升弓監(jiān)測(cè)機(jī)車主要參數(shù)，并將打溫狀態(tài)無線傳輸至地面監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程值守打溫。

4 ?技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

①具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料形成線狀或片狀的加熱體，具有自控溫特性。

②電流電壓傳感器和溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)加熱體電壓、溫度并聯(lián)監(jiān)測(cè)。

③高清顯示屏和運(yùn)算記錄單元以及I/O接口，實(shí)時(shí)記錄和顯示各個(gè)加熱體的電壓、溫度。

④4G無線通訊模塊，實(shí)現(xiàn)將車載主機(jī)獲取到的數(shù)據(jù)傳輸至地面服務(wù)器。

5 ?裝置工作原理

5.1 主機(jī)

主機(jī)為嵌入式結(jié)構(gòu)，芯片采用STM32，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)通過RS485傳輸至主機(jī)，在OLED低溫液晶屏上滾動(dòng)顯示，主機(jī)將溫度數(shù)據(jù)打包，并通過4G模塊實(shí)時(shí)傳輸至地面服務(wù)器。主機(jī)上設(shè)置有電源、通信、運(yùn)行等相關(guān)功能指示燈，可實(shí)時(shí)查看裝置運(yùn)行情況。

5.2 加熱原件

智能機(jī)車防寒加熱裝置的發(fā)熱體是自控溫電熱元件，其發(fā)熱元件是由具有PTC效應(yīng)的導(dǎo)電高分子復(fù)合材料組成，形成線狀或片狀的加熱體。所謂PTC效應(yīng)是指發(fā)熱材料的電阻隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象，因此，它可隨溫度的變化而自動(dòng)調(diào)整電熱輸出功率，當(dāng)溫度低時(shí)，電阻值低，輸出功率增大;隨著溫度的升高，電阻值逐步增加，輸出功率逐步減小;當(dāng)溫升至某一溫度時(shí)，其電阻趨向于無窮大，即輸出功率近似于零，使溫度恒定在設(shè)定值上。

5.3 服務(wù)器與客戶端

服務(wù)器實(shí)時(shí)接收車載主機(jī)傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析并存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫，對(duì)接收到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析，并通過客戶端對(duì)話框、聲音智能提醒地面工作人員“開始打溫”或“停止打溫”。

6 ?安裝部位技術(shù)要求

6.1 電熱線安裝

①將安裝管路清理干凈;

②將電熱線用尼龍線卡固定在管路下方45°處，尼龍線卡間距不大于30mm，注意出線端方向;

③將橡塑管從中間劈開，包裹在管路上，用尼龍線卡固定，間距合適即可;

④用鋁箔膠帶半疊包纏繞橡塑管，要求纏繞緊密，粗細(xì)均勻，纏繞完畢后，用尼龍線卡固定，間距30mm左右。

6.2 電熱套安裝

①將安裝部位清理干凈。

②將電熱套包裹在安裝部位上，扣住粘扣。

③要求安裝牢固緊密，外觀平整，注意出線端方向。

6.3 電熱片安裝

①將安裝部位清理干凈。

②將AB膠均勻涂在電熱片安裝面，按壓在安裝部位上，用膠帶或尼龍線卡子固定。

③對(duì)帶有安裝空或安裝支架的電熱片，可直接固定在安裝部位。

6.4 主機(jī)線纜安裝

將主機(jī)固定在機(jī)車內(nèi)機(jī)械間部適當(dāng)位置，所有電纜外部均套有尼龍護(hù)套，盡量沿車體線道布線，間隔0.5m左右用尼龍線卡子固定。

7 ?管理軟件

7.1 軟件系統(tǒng)拓?fù)?/p>

軟件采用B/S架構(gòu)，Web端的形式展現(xiàn)，格爾木機(jī)務(wù)段防寒加熱裝置系拓?fù)鋱D如圖1所示。

7.2 軟件功能

①機(jī)車溫度狀態(tài)瀏覽功能。

將在線機(jī)車防寒加熱裝置各加熱點(diǎn)的溫度實(shí)時(shí)反饋至服務(wù)器，通過瀏覽器瀏覽查看各在線機(jī)車溫度狀態(tài)。

②機(jī)車打溫狀態(tài)提醒功能。

當(dāng)在線機(jī)車防寒加熱裝置各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，軟件提示需要打溫，提醒管理人員進(jìn)行開始打溫工作。

當(dāng)在線機(jī)車防寒加熱裝置各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度從低溫狀態(tài)上升至設(shè)定溫度時(shí)，軟件提示停止打溫，提醒管理人員終止打溫工作。

注：各溫度閥值可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行修正調(diào)整。

8 ?使用與維護(hù)

①智能機(jī)車防寒加熱裝置應(yīng)在冬季防寒期使用根據(jù)實(shí)際需求將主機(jī)開關(guān)閉合或斷開。

②主機(jī)通電后指示燈亮，觀察顯示屏各電熱套有溫升。

③軟件接收被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度，根據(jù)軟件提示，管理人員做出“打溫”與“終止打溫”的工作。

9 ?結(jié)束語

研發(fā)智能機(jī)車防寒加熱裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)被加熱管路溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能提醒地面工作人員開始和結(jié)束打溫，避免出現(xiàn)漏打溫或者過度打溫造成的損失，該裝置針對(duì)我國各路局機(jī)車防寒措施缺乏監(jiān)控手段的實(shí)際情況，開展機(jī)車防寒加熱過程中各管路溫度變化的研究，對(duì)鐵路節(jié)支降耗工作具有十分重要的意義。

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