基于無線技術(shù)閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力測(cè)量?jī)x研究

譚兆海，王遠(yuǎn)新，劉鵬飛，劉楨榕，姚春剛

（1.中國(guó)鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.齊齊哈爾四達(dá)鐵路設(shè)備有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

引言

隨著我國(guó)鐵路運(yùn)行速度的不斷提高，長(zhǎng)編組、大噸位列車迅速發(fā)展起來，對(duì)列車的制動(dòng)性能也提出了更高的要求。特別是新舊車種的混編造成列車中每輛車的實(shí)際閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力各不相同，有的相差較大，成為列車沖動(dòng)乃至車輪擦傷的主要原因之一。目前閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力測(cè)量?jī)x已成為各貨車制造與修理單位用于檢測(cè)基礎(chǔ)制動(dòng)傳遞效率的有效工具，同時(shí)對(duì)防止車輛擦傷和防滑技術(shù)的研究、對(duì)長(zhǎng)大列車防止沖動(dòng)的研究、對(duì)高速列車制動(dòng)性能的研究、對(duì)重載列車與混編列車以及各種安全性的研究提供了直接的檢查手段。

1 概述

根據(jù)國(guó)鐵集團(tuán)《鐵路貨車靜態(tài)閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)條件》（運(yùn)裝貨車〔2004〕370號(hào)）的通知，鐵路貨車進(jìn)行改造廠修后，需進(jìn)行閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力檢測(cè)，本項(xiàng)目通過將無線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不拆卸閘瓦直接測(cè)量基礎(chǔ)制動(dòng)力，并通過無線通訊技術(shù)實(shí)時(shí)采集閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力數(shù)據(jù)，并快速判斷車輛的制動(dòng)率與制動(dòng)倍率是否合格，同時(shí)打印試驗(yàn)結(jié)果。

2 閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力測(cè)量形式以及稱重傳感器選型

鐵路貨車落成后其閘瓦與車輪的間隙為23.5～24.8mm，按照該間隙范圍在如此狹窄的空間內(nèi)裝入量程為6噸的稱重傳感器將非常困難，需要拆卸貨車閘瓦，換上特殊制作的貨車閘瓦，該閘瓦內(nèi)部含有量程為6噸的稱重傳感器，圖1為量程為6噸輪輻式稱重傳感器外形尺寸結(jié)構(gòu)圖。

圖1

（1）有線結(jié)構(gòu)拆卸閘瓦進(jìn)行閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力測(cè)量形式結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

（2）采用6噸輪輻式稱重傳感器結(jié)構(gòu)存在以下的問題：

a.由于傳感器外形尺寸的限制需要特制貨車閘瓦，并將傳感器內(nèi)置到特制的閘瓦內(nèi)部。

b.測(cè)量前需拆卸貨車閘瓦，安裝上特制貨車閘瓦并將信號(hào)采集電纜與采集主機(jī)相連，然后進(jìn)行壓力試驗(yàn)檢測(cè)。

圖2

c.由于貨車轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)為松散式連接，而用的單支6噸輪輻式稱重傳感器采集結(jié)構(gòu)需要其中心線經(jīng)過車輪輪轂孔中心，貨車轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)為松散式連接結(jié)構(gòu)很難保證該中心線經(jīng)過車輪輪轂孔中心，嚴(yán)重影響測(cè)量精度。

（3）采用超薄兩點(diǎn)式檢測(cè)結(jié)構(gòu)

如何能既不拆卸閘瓦又可以保證測(cè)量精度，經(jīng)過與稱重傳感器廠家研究將傳感器數(shù)量增加到兩個(gè)，量程改為3噸傳感器整體外形高度降低15mm即可，其3噸稱重傳感器外形尺寸如圖3所示：

圖3

（4）采用超薄兩點(diǎn)式檢測(cè)可以直接安裝到閘瓦與車輪中間，且采集壓力更加準(zhǔn)確，具體結(jié)構(gòu)見圖4：

圖4

3 無線通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的基于無線技術(shù)閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力測(cè)量?jī)x，在考慮設(shè)備的功能性與穩(wěn)定性的同時(shí)，還要考慮到設(shè)備的便攜、操作簡(jiǎn)易等特點(diǎn)，為此設(shè)備將在閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力檢測(cè)裝置內(nèi)設(shè)置有無線通訊模塊，該無線通訊模塊與主控計(jì)算機(jī)端無線通訊模塊組成無線通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)傳遞試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，具體組網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖5。

4 基于無線技術(shù)閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力測(cè)量?jī)x系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制程序采用Windows視窗操作系統(tǒng)環(huán)境。共設(shè)計(jì)4個(gè)窗體：

（1）主操作界面（可進(jìn)行功能的選擇）

（2）壓力測(cè)試（控制和記錄壓力的測(cè)試過程）

（3）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置（設(shè)置系統(tǒng)各種相關(guān)信息和參數(shù)）

（4）數(shù)據(jù)查詢打印（查詢及打印測(cè)試數(shù)據(jù)及曲線）

4.1 主操作界面

根據(jù)測(cè)試工藝及控制流程在該界面中設(shè)計(jì)有3個(gè)系統(tǒng)功能按鈕，操作者可根據(jù)操作需要進(jìn)入各個(gè)操作子畫面。其中：“壓力測(cè)試”是貨車閘瓦壓力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和控制界面；“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”是對(duì)系統(tǒng)各種相關(guān)信息和參數(shù)的修改和設(shè)置；“數(shù)據(jù)查詢打印”主要是查詢測(cè)試數(shù)據(jù)并打印測(cè)試結(jié)果。

4.2 壓力測(cè)試界面

壓力測(cè)試界面主要用于貨車閘瓦壓力試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集和控制。在該界面需要進(jìn)行操作過程如下：

（1）錄入要檢測(cè)的車號(hào)，選擇車型（系統(tǒng)會(huì)根據(jù)操作者所選擇的車型自動(dòng)添加車輛的自重，總重，空重車和手制動(dòng)機(jī)的制動(dòng)率），選擇制動(dòng)裝置類型、制動(dòng)缸直徑，制動(dòng)倍率，測(cè)試地點(diǎn)，選擇測(cè)試周期。

（2）選擇測(cè)試轉(zhuǎn)向架號(hào)，可以同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)轉(zhuǎn)向架，也可以單獨(dú)測(cè)量某一個(gè)轉(zhuǎn)向架。

（3）選擇制動(dòng)方式，制動(dòng)方式中有風(fēng)壓制動(dòng)和手動(dòng)機(jī)制動(dòng)。

（4）選擇測(cè)試內(nèi)容（測(cè)試內(nèi)容為單項(xiàng)選擇，例如新造空車，新造重車，修理空車，修理重車）。

（5）“清零”為系統(tǒng)自動(dòng)采集此時(shí)所有傳感器的零點(diǎn)值，并存儲(chǔ)。

（6）“檢測(cè)”為系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試方式，開始自動(dòng)記錄在測(cè)試周期內(nèi)傳感器壓力值，當(dāng)測(cè)試周期結(jié)束系統(tǒng)自動(dòng)停止數(shù)據(jù)采集，并自動(dòng)將該次采集數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)。本次測(cè)試采集數(shù)據(jù)結(jié)束，并彈出數(shù)據(jù)保存結(jié)束。

4.3 數(shù)據(jù)查詢與打印界面

此界面用于查詢?cè)囼?yàn)記錄，在查詢界面將分兩種查詢方式，一種為按測(cè)試的車號(hào)查詢（唯一），另一種方式為按測(cè)試日期查詢。選擇查詢條件后，點(diǎn)擊“查詢”按鈕，該窗體自動(dòng)更新符合查詢條件的測(cè)試信息。如果要打印某條信息時(shí)，請(qǐng)?jiān)诓樵兘缑孢x擇要打印信息左側(cè)，使整行信息顏色變化，再單擊“打印閱覽”報(bào)表（試驗(yàn)記錄單）自動(dòng)更新并顯示打印窗口（數(shù)據(jù)打印），然后單擊左上角的打印機(jī)圖標(biāo)，按照提示依次打印試驗(yàn)記錄單。

圖5

5 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

（1）電源：220VAC

（2）功率：300W

（3）測(cè)量精度：0.5%F.S

（4）重復(fù)性：0.5%F.S

（5）工作溫度：-20-80℃

（6）防護(hù)等級(jí)：IP66

（7）載波頻率：868MHz

（8）多種傳輸速率：1200、2400、9600、19200、38400bps

（9）數(shù)據(jù)格式：8N1/8E1/801

（10）多種接口方式：RS232

（11）檢測(cè)量程：0-3噸

（12）檢測(cè)節(jié)拍：40 分鐘/輛

（13）檢測(cè)方式：免拆閘瓦式

6 結(jié)束語

基于無線技術(shù)閘瓦基礎(chǔ)制動(dòng)力測(cè)量?jī)x具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，檢測(cè)耗時(shí)由既有有線模式的150分鐘縮短到40分鐘，能夠有效快速驗(yàn)證貨車廠修落成后基礎(chǔ)制動(dòng)裝置是否靈活無卡滯，檢測(cè)實(shí)際制動(dòng)能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)工藝要求，真實(shí)地反映鐵路貨車的基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的制動(dòng)能力以及制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，提高鐵路貨車廠修的檢修效率與質(zhì)量，確保行車安全。