列車折角塞門防關(guān)折系統(tǒng)研究

司全龍 施婷

摘要：隨著我國鐵路的高速發(fā)展，列車的安全性也越來越高，但是列車在實(shí)際運(yùn)行過程中折角塞門被異常關(guān)閉的情況還是時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重干擾了正常的鐵路運(yùn)輸秩序，因此針對這一現(xiàn)場應(yīng)該加大研究力度，設(shè)計(jì)一套自動檢測裝置，杜絕這一現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：折角塞門;傳感器;防關(guān)折檢測系統(tǒng)

中圖分類號：U298? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0143-02

0? 引言

雖然我國動車組發(fā)展迅速，但是列車折角塞門關(guān)閉的情況還是時(shí)有發(fā)生，未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題將導(dǎo)致制列車剎車失靈、造成列車冒進(jìn)、車輪磨損，甚至?xí)斐擅撥壥鹿实?，對鐵路交通安全會構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，還會給鐵路運(yùn)輸造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。嚴(yán)重干擾了正常的鐵路運(yùn)輸秩序。所以面對這一問題開展深入研究，制定出有效的防治辦法和措施。

1? 列車折角塞門異常關(guān)折的原因

列車折角塞門的結(jié)構(gòu)決定了其在正常開放的情況下如果沒有外力的作用是不會自然關(guān)閉的;于此同時(shí)，我們根據(jù)實(shí)際情況和近幾年發(fā)生折關(guān)事故的原因分析后總結(jié)得知認(rèn)為，組合列車從編組到停運(yùn)過程中，存在關(guān)閉折角塞門的原因主要有以下幾種：

①列檢人員檢查修復(fù)作業(yè)后忘記開放。

②人為破壞。

③站場、作業(yè)場組合列車后忘記開放。

④行人有意無意的關(guān)閉。

⑤長期的違章作業(yè)方式。某些車站長期采取“提鉤開”、“甩車開”的違章作業(yè)方式，現(xiàn)場檢車員在作業(yè)時(shí)也成了習(xí)慣，送車制度不能嚴(yán)格執(zhí)行和落實(shí)，而是長期將“習(xí)慣”當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。

⑥多工種違章、多環(huán)節(jié)失控。

⑦站場作業(yè)人員通過停有列車的線路從車鉤上方通過時(shí)，腳踩折角塞門意外關(guān)閉。

⑧零星車輛調(diào)車組合列車。

這種現(xiàn)象在交匯口車站（譬如丹洲營站）非常普遍，一個(gè)車、兩個(gè)車，十個(gè)八個(gè)車都有。作業(yè)人員為圖省事，經(jīng)常存在機(jī)車連連掛掛不試風(fēng)、不按程序辦，時(shí)間長了，就有可能出現(xiàn)“提鉤開”、“甩車開”現(xiàn)象，中間部分作業(yè)程序被省卻。

2? 折角塞門防關(guān)折現(xiàn)狀分析

目前，列車上現(xiàn)安裝有此類折角塞門的數(shù)量加上備用的折角塞門個(gè)數(shù)總共約有300萬余個(gè)，估值不低于1億元。由此情況得知，為了防止列車折角塞門關(guān)折而采用把現(xiàn)有的所有塞門更換的方法顯然不合適;一來會耗費(fèi)巨大的人力并且影響整體列車的運(yùn)營效率，二來會花費(fèi)大量的資金。所以將現(xiàn)有折角塞門全部更換這一方法并不可行，只有同時(shí)從不同方面進(jìn)行，一方面研制或引進(jìn)能防關(guān)折的新型折角塞門，另一方面設(shè)計(jì)一款列車折角塞門防關(guān)折報(bào)警裝置，這樣逐步把現(xiàn)有的“問題”塞門更換掉既能省錢省力又能減少列車折角塞門關(guān)折情況的發(fā)生。目前全國使用或研制的塞門或塞門改進(jìn)方案有以下幾種：①自鎖閉式折角塞門（其中包括風(fēng)壓程序控制防關(guān)折角塞門、拉桿防關(guān)式折角塞門、銷閉式折角塞門、定壓自銷式折角塞門、加裝自鎖裝置的折角塞門、雙聯(lián)自銷型折角塞門等）。②新型折角塞門（其中包括單向排氣球型折角塞門、安全型半球折角塞門、自鎖式球型折角塞門等）。③在現(xiàn)有塞門上設(shè)排氣孔。④尾部風(fēng)壓反饋裝置（其中包括列車尾部鳳壓反饋閥、列車尾部監(jiān)測器等）。

3? 列車防關(guān)折檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述由于列車折角塞門關(guān)折引發(fā)的事故剖析得知列車折角塞門關(guān)折的原因以及危害，再結(jié)合現(xiàn)如今折角塞門防關(guān)折現(xiàn)狀分析得知，研究一個(gè)裝置來檢測并提醒司機(jī)列車折角塞門發(fā)生關(guān)折尤為重要。該檢測裝置選取具有擴(kuò)散功能的硅壓阻材料傳感器監(jiān)視并實(shí)時(shí)檢測列車管內(nèi)的壓力以及壓差變量，根據(jù)一系列的現(xiàn)場試驗(yàn)及算法研究，研制出一種符合實(shí)際工作需求、監(jiān)測誤差在兩節(jié)車廂之內(nèi)的防列車折角塞門關(guān)折并具有報(bào)警以及記錄功能的智能化裝置。

3.1 列車防關(guān)折檢測系統(tǒng)裝置組成

①主機(jī)盒：是該裝置的主要部件，其中包含轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)系統(tǒng)以及電源等。在盒子上安裝了一個(gè)5位數(shù)碼顯示管，該裝置的運(yùn)作狀態(tài)就能顯示在上面。同時(shí)安裝了兩個(gè)開關(guān)和蜂鳴器，開關(guān)用于對車輛總長以及故障報(bào)警的確認(rèn)，蜂鳴器顧名思義就用來報(bào)警鳴笛告知司機(jī)。主機(jī)盒下部設(shè)有信息儲存區(qū)，用IC卡記錄該裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，另外還有電源開關(guān)。

②輔助盒：與主機(jī)盒一樣，安裝有5位發(fā)光二極管數(shù)碼顯示管、兩個(gè)開關(guān)以及蜂鳴器，這三者作用與主機(jī)盒一致。輔助盒裝配在II端司機(jī)，通過線路與的主機(jī)盒連接。

③傳感器：在中繼閥和列車管的排風(fēng)口上分別安裝一個(gè)柱狀傳感器用于信號傳輸，通過電路與主機(jī)盒連接。

根據(jù)實(shí)際情況得知，兩端司機(jī)室都可被司機(jī)操控，所以在兩端司機(jī)室均有安裝控制盒，可以滿足不同司機(jī)室操控時(shí)對列車折角塞門情況的監(jiān)控，便于司機(jī)接收信號。

3.2 檢測裝置系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

如圖1所示，單片機(jī)為本裝置系統(tǒng)的主要部件，其控制單儀器模數(shù)轉(zhuǎn)換器對用濾波擴(kuò)大之后的壓力以及壓差信號進(jìn)行采樣整理，并將它們轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，再根據(jù)特定的運(yùn)算法則運(yùn)算加工之后，得到代表列車管貫通狀態(tài)的具體值并送顯示電路。獲得一個(gè)特定值并且是能夠代表列車管狀態(tài)的，之后便將這個(gè)值輸送并體現(xiàn)在顯示電路中。

3.3 折角塞門防關(guān)折檢測系統(tǒng)工作流程

因?yàn)榱熊嚬艿臏p壓量P、總空氣消耗量Q、車輛數(shù)N、由于泄漏等情況造成的列車管空氣消耗量Q2都是非線性的關(guān)系即可得出：可以對實(shí)際檢測所得的數(shù)據(jù)分析得出滿足一定誤差范圍內(nèi)的曲線關(guān)系（利用同等車輛數(shù)時(shí)的列車管總空氣消耗量與P的關(guān)系與同樣情況下P的列車管總空氣消耗量與車輛數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系）。

另一方面，列車在發(fā)車前可以事先檢測其中P的列車管總空氣消耗量，若列車折角塞門在列車運(yùn)行途中發(fā)生關(guān)折或者泄露等情況，則會出現(xiàn)實(shí)際所測得的Q3值會與Q值有較大的出入，這樣就能判斷出折角塞門是否發(fā)生關(guān)折等故障。但根據(jù)實(shí)際情況可以得知，測量列車制動管中的壓力P相比較測Q來說更為可靠，因?yàn)闇yQ受到的制約因素遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比測P要多得多，所以本系統(tǒng)考慮通過管壓P以及充氣時(shí)間情況來判斷列車折角塞門是否發(fā)生了關(guān)折或泄漏等問題。在列車在站內(nèi)發(fā)出之前，編組人員即對列車進(jìn)行多次試驗(yàn)以記錄在多個(gè)減壓量的時(shí)候計(jì)算得出的列車允許充氣時(shí)間的極大極小值，這樣就可以在列車運(yùn)行途中根據(jù)實(shí)時(shí)檢測車輛緩解時(shí)得出的列車管充氣至定壓時(shí)所用時(shí)長來辨別折角塞門是否發(fā)生關(guān)折等其他問題，列車折角塞門故障判斷流程如圖2所示。

裝置設(shè)計(jì)完成后，在南寧車輛段進(jìn)行了多次試驗(yàn)表明，當(dāng)列車折角塞門存在關(guān)折情況時(shí)，本裝置可以較為準(zhǔn)確地檢測出關(guān)折位置并且誤差能控制在三節(jié)車廂之內(nèi)，并通過裝在Ⅰ端司機(jī)室里的主機(jī)盒和Ⅱ端司機(jī)室里的副盒的蜂鳴器報(bào)警告知機(jī)務(wù)人員。同時(shí)，當(dāng)機(jī)務(wù)人員在進(jìn)行排風(fēng)試車發(fā)生誤操時(shí)或在列車運(yùn)行途中列車折角塞門發(fā)生故障時(shí)能給予蜂鳴提示，滿足日常運(yùn)行需要，防止列檢人員檢查作業(yè)后或列車組合后忘記開放折角塞門或路人有意無意關(guān)閉或人為故意關(guān)閉，避免列車因折角塞門關(guān)折而引起的安全事故。

4? 結(jié)語

到現(xiàn)在為止，鐵路部門對列車折角塞門防關(guān)折技術(shù)以及經(jīng)驗(yàn)還不夠成熟，而且防關(guān)折所利用的原理以及方向都基本一致，已有的防關(guān)折檢測設(shè)備也存在眾多問題。而基于各種實(shí)驗(yàn)條件以及時(shí)間等所具有的局限性，本防關(guān)折檢測方案也不例外地并不足夠成熟，很多地方也都還沒有足夠完善，以下幾個(gè)方面仍有不足還有待研究解決：

①本防關(guān)折方案仍是根據(jù)列車排風(fēng)原理進(jìn)行研究的，但因?yàn)榱熊嚬軞饴凡⒉缓唵我灾劣陔y以建模，若要更精準(zhǔn)地檢測則防關(guān)折原理還需從其他方面進(jìn)行研究。②本方案中的列車防關(guān)折檢測系統(tǒng)更多的還是用于列車發(fā)車前的檢測，由于列車空氣管路的復(fù)雜以及環(huán)境的多變性，對于正在運(yùn)行的列車還不能做到非常精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)檢測，所以這個(gè)問題還需突破。③相對于本文的防關(guān)折裝置，其他已有的防關(guān)折裝置也有本裝置所不具備的一些優(yōu)點(diǎn)，假如能夠把兩者或者多者結(jié)合在一起取其精華去其糟粕的話我相信還能做的更好，進(jìn)一步提升防關(guān)折技術(shù)。④實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，再好的設(shè)備也要經(jīng)過無數(shù)次的試驗(yàn)才能充分避免其偶然性，由于時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)條件的限制，本文研制的列車折角塞門防關(guān)折裝置所做的試驗(yàn)次數(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，仍需進(jìn)行一系列更為嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)與比對才能得到更為權(quán)威的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張力慶.防止列車關(guān)閉折角塞門運(yùn)行的思考[J].廣西鐵道，2011.

[2]池海.機(jī)車制動系統(tǒng)流量計(jì)的研究[J].鐵道機(jī)車車輛，2013.

[3]趙振宇.把常識講清楚是評論的基本功[J].新聞與寫作，2014.

[4]王剛，黃摯雄.基于排風(fēng)數(shù)據(jù)的列車折角塞門誤關(guān)檢測方法[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2006.

[5]張兵.列車關(guān)鍵部件安全監(jiān)測理論與分析研究[D].西南交通大學(xué)，2008.

[6]胡漢春.機(jī)車電傳動與控制[D].中國鐵道，2012.