摘 要：文章從折角塞門的判定要求出發(fā)，明確了需要判定的內(nèi)容，包括制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)、判定貫通狀態(tài)、根據(jù)位置分類處置、轉(zhuǎn)儲(chǔ)分析等功能要求，進(jìn)一步提出了實(shí)現(xiàn)折角塞門防關(guān)判定的各種需求。通過對折角塞門狀態(tài)判定裝置的基本原理、部件組成、技術(shù)實(shí)現(xiàn)等進(jìn)行闡述，全面實(shí)現(xiàn)了上述各種需求，結(jié)尾部分提出了個(gè)人了觀點(diǎn)和建議。

關(guān)鍵詞：防折關(guān)；折角塞門；開關(guān)狀態(tài)

前言

折角塞門作為鐵路運(yùn)輸中非常重要的一個(gè)部件，直接關(guān)系著運(yùn)輸安全，如果列車運(yùn)行前或者運(yùn)行過程中折角塞門發(fā)生了非正常關(guān)閉，后果不堪設(shè)想。如2007年7月9日太原鐵路局發(fā)生的7.9行車事故，原因就是機(jī)車后第二位車輛的折角塞門非正常關(guān)閉，最終造成了機(jī)車及機(jī)后一至十位車輛顛覆、十一位車輛脫軌的列車脫軌重大事故。為避免列車折角塞門非正常關(guān)閉，鐵路各級部門均制定了一些規(guī)章、辦法，并安排人員進(jìn)行把關(guān)盯控，但由于作業(yè)人員的工作素質(zhì)和精神狀態(tài)存在著較大差異，難以保證在長時(shí)間工作的情況下，所有人員均能一絲不茍的按照相關(guān)規(guī)章、辦法進(jìn)行作業(yè)，有時(shí)甚至出現(xiàn)人為破壞行為。不管什么原因造成的列車編組中折角塞門關(guān)閉，乘務(wù)員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，都可能釀成行車事故。因此，研究一套甚至多套判定辦法，是很有必要的。通過事先的判定，乘務(wù)員能夠在開車前檢查和判定折角塞門的開關(guān)狀態(tài)，確保行車過程安全。

1 折角塞門的判定

要進(jìn)行折角塞門開關(guān)狀態(tài)的判定，首先要了解需要判定的內(nèi)容。折角塞門作為車輛間列車管貫通的關(guān)鍵部件之一，其關(guān)閉的位置處于整列車的不同位置，對列車制動(dòng)力的影響也是不同的，同理，關(guān)閉位置不同，列車管的充排風(fēng)時(shí)間也是不同的，而充排風(fēng)時(shí)間在制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過程中是必須要試驗(yàn)的項(xiàng)目之一。那么我們認(rèn)為判定內(nèi)容應(yīng)包括：（1）列車在開車前，乘務(wù)員是否按規(guī)定程序進(jìn)行了制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，并且需要對制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過程全程記錄，若未按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對制動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，則必須進(jìn)行限制機(jī)車動(dòng)力，機(jī)車無法起動(dòng)。（2）通過制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，判定整列車的列車管貫通狀態(tài)。主要是通過列車管充排風(fēng)時(shí)間來判斷折角塞門開關(guān)狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)列車管充排風(fēng)時(shí)間與參照時(shí)間相差較大時(shí)，判斷列車中有非正常關(guān)閉的折角塞門，此時(shí)應(yīng)切除機(jī)車動(dòng)力，機(jī)車無法起動(dòng)。這點(diǎn)要求列車管充排風(fēng)參照時(shí)間盡可能準(zhǔn)確，并且必須考慮不同的制動(dòng)系統(tǒng)，如DK-1型制動(dòng)機(jī)和CCBII型制動(dòng)機(jī)，充排風(fēng)時(shí)間也是有較大區(qū)別的。（3）如果列車啟動(dòng)前未發(fā)現(xiàn)折角塞門非正常關(guān)閉，那么在列車運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)列車中有折角塞門被關(guān)閉后，必須要盡快判斷關(guān)閉的大概位置，根據(jù)關(guān)閉位置的不同，乘務(wù)員立即采取不同的應(yīng)急措施。這點(diǎn)主要考慮因素為關(guān)閉位置對列車制動(dòng)力的影響程度。如牽引列車60輛，判斷關(guān)閉位置在最后5輛左右，那么對機(jī)車制動(dòng)力影響不大，列車相對安全，應(yīng)在合適時(shí)機(jī)停車檢查，消除隱患。（4）列車管充排風(fēng)時(shí)間除乘務(wù)員的手賬記錄外，還應(yīng)具有其他數(shù)據(jù)記錄、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、分析功能，以便進(jìn)行日常必要的檢查分析和發(fā)生問題后的追溯調(diào)查。

根據(jù)上述要求，我們可以定義為“人控”和“機(jī)控”兩種，“人控”就是要求乘務(wù)員必須嚴(yán)格按照規(guī)章制度進(jìn)行制動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)，以及管理人員的盯控，來達(dá)到判定的目的，而“機(jī)控”則是指通過設(shè)備來進(jìn)行控制，通過判斷乘務(wù)員的制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，來判定折角塞門的狀態(tài)，相應(yīng)的具備數(shù)據(jù)記錄、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、分析以及控制機(jī)車功能。

2 “機(jī)控”的原理

2.1 原理

通過機(jī)車、車輛制動(dòng)機(jī)的原理可知，列車在進(jìn)行減壓制動(dòng)時(shí)，列車管內(nèi)的壓縮空氣溝通大氣，排風(fēng)時(shí)間受列車管長度、編組車輛的多少、折角塞門及軟管的影響。機(jī)車的風(fēng)缸、各閥門、車輛制動(dòng)缸等部件相對固定，對排風(fēng)時(shí)間影響不大。列車的編組一旦確定，列車管減壓量相同的情況下排風(fēng)時(shí)間為一定值。列車制動(dòng)裝置系統(tǒng)如圖1所示。

根據(jù)折角塞門需要判定的內(nèi)容，我們開發(fā)了“折角塞門狀態(tài)判定裝置”，以下簡稱“裝置”。根據(jù)機(jī)車、車輛制動(dòng)機(jī)原理，裝置可通過列車在固定減壓量下的排風(fēng)時(shí)間和列車管長度的相對關(guān)系進(jìn)行列車管貫通長度的判斷，再結(jié)合列車的換長，計(jì)算出列車編組中被非正常關(guān)閉折角塞門的位置。

根據(jù)上述原理，若需裝置根據(jù)列車運(yùn)行實(shí)際情況，自動(dòng)判斷折角塞門關(guān)閉位置，需要以下必要條件：（1）建立一個(gè)實(shí)用的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫是裝置研發(fā)的基礎(chǔ)工作，但也是最重要的工作之一，它直接決定了裝置判斷折角塞門關(guān)閉位置的準(zhǔn)確性。它包括了列車減壓量、換長、減壓時(shí)間等參數(shù)。（2）列車管壓力。由于建立的數(shù)據(jù)庫以列車減壓量、換長、減壓時(shí)間為參數(shù)，所以需監(jiān)測列車管的壓力來獲得當(dāng)次操作的減壓量。（3）減壓排風(fēng)時(shí)間。在進(jìn)行折角塞門的關(guān)閉位置判定時(shí)，必須要計(jì)算排風(fēng)時(shí)間，當(dāng)進(jìn)行減壓操作時(shí)，列車中折角塞門關(guān)閉的位置可根據(jù)本次減壓的排風(fēng)時(shí)間來判定。裝置的數(shù)據(jù)庫中，包括了不同的列車輛數(shù)對應(yīng)的排風(fēng)時(shí)間，即列車換長和減壓時(shí)間的對應(yīng)。（4）列車其他信息。在列車對折角塞門關(guān)閉位置進(jìn)行判斷之后，需要根據(jù)不同的關(guān)閉位置來確定應(yīng)急措施。因此，需要一些列車的其他信息，如編組，換長、客貨本補(bǔ)等。

2.2 數(shù)據(jù)庫的建立

在機(jī)車減壓排風(fēng)時(shí)，列車換長與排風(fēng)時(shí)間應(yīng)該有規(guī)律性變化。如果要分析出實(shí)際變化情況，需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析。比如在編組為100輛的環(huán)境下試驗(yàn)，減壓量分別為70kPa、80kPa、90kPa、100kPa、110kPa、120kPa、140kPa、170kPa進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，車輛數(shù)每間隔五輛選兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行采集，模擬折角塞門關(guān)閉。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)來分析在一定減壓量的情況下，折角塞門關(guān)閉位置與排風(fēng)時(shí)間的關(guān)系，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，繪制曲線，圖2為各減壓量下，折角塞門位置與排風(fēng)時(shí)間的對應(yīng)曲線。

在采集數(shù)據(jù)過程中，在同一減壓量下對每個(gè)采集點(diǎn)多次進(jìn)行排風(fēng)時(shí)間的采集，最后取采集數(shù)據(jù)的平均值，作為該減壓量的排風(fēng)時(shí)間。由于在采集過程中，可能會(huì)受偶然因素的影響，這就會(huì)產(chǎn)生一些不合理的數(shù)值，主要體現(xiàn)在該次減壓量與標(biāo)準(zhǔn)減壓量偏差過大。通過分析對不合理數(shù)值進(jìn)行修正和剔除，整理出修正后的曲線，

根據(jù)圖3曲線，可計(jì)算出100輛內(nèi)車輛中每一輛車的折角塞門關(guān)閉后對應(yīng)的排風(fēng)時(shí)間。以這些數(shù)據(jù)為依據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫。

2.3 列車管風(fēng)壓

列車管風(fēng)壓的變化量是“裝置”進(jìn)行折角塞門判定時(shí)必須要使用的參數(shù)，所以“裝置”必須實(shí)時(shí)采集列車管風(fēng)壓的數(shù)值。

“裝置”使用壓力傳感器檢測列車管的風(fēng)壓。在列車管選取合適位置打一個(gè)孔，將壓力傳感器安裝到這個(gè)孔上，這樣壓力傳感器就能夠采集到列車管的實(shí)時(shí)壓力。

2.4 排風(fēng)時(shí)間

根據(jù)機(jī)車制動(dòng)原理，當(dāng)列車制動(dòng)、排風(fēng)開始時(shí)，機(jī)車制動(dòng)機(jī)中繼閥的排風(fēng)口將列車管的風(fēng)排向大氣，此時(shí)排風(fēng)口會(huì)有排風(fēng)壓力，在排風(fēng)結(jié)束后，中繼閥排風(fēng)口結(jié)束排風(fēng)，此時(shí)排風(fēng)壓力也同時(shí)為零。按照上述原理，我們可以在中繼閥的排風(fēng)口加裝壓力傳感器，采集中繼閥的排風(fēng)狀態(tài)，這樣“裝置”就可以判斷制動(dòng)機(jī)的排風(fēng)開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，進(jìn)而獲得本次減壓的排風(fēng)時(shí)間。

2.5 列車其他信息

在開車前，乘務(wù)員必須按照相關(guān)規(guī)定將列車的編組、車次、換長等列車運(yùn)行信息輸入到LKJ列車監(jiān)控裝置中，監(jiān)控裝置會(huì)將這些信息傳送給機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測裝置。通過監(jiān)測裝置的輸出接口，便可以獲取“裝置”所需要的換長、車次、客貨本補(bǔ)等信息。

3 裝置的組成與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 裝置的組成

列車折角塞門狀態(tài)判定裝置是根據(jù)列車管的排風(fēng)量及中繼閥的排風(fēng)時(shí)間來判斷列車折角塞門通斷狀態(tài)的設(shè)備。其主要組成單元是主機(jī)箱、顯示器、傳感器及連接電纜等。主機(jī)箱內(nèi)包括電源插件、通信記錄插件、處理器插件，主機(jī)箱面板；顯示器包括顯示屏、按鍵和揚(yáng)聲器。列車管管壓信息來自安裝于列車管上的壓力傳感器，中繼閥排風(fēng)時(shí)間信息來自安裝于中繼閥排風(fēng)口的壓力傳感器。

各組成部分的關(guān)系如圖4所示。列車管壓力的傳感器和中繼閥排風(fēng)口的傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給裝置的主機(jī)；裝置所需的列車其他信息從機(jī)車監(jiān)測裝置中進(jìn)行采集；裝置的主機(jī)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并把必要的數(shù)據(jù)傳送到安裝在司機(jī)室兩端的顯示器，各顯示器單元中設(shè)有對“裝置”進(jìn)行設(shè)置的按鍵面板。操作人員對按鍵面板進(jìn)行操作，將相關(guān)信息傳送給主機(jī)進(jìn)行處理。

3.2 裝置主機(jī)

主機(jī)是裝置的控制核心，它利用兩個(gè)壓力傳感器采集到的信號、緩解信號等信息，根據(jù)列車減壓量、排風(fēng)時(shí)間、換長等參照數(shù)據(jù)庫進(jìn)行列車折角塞門關(guān)閉位置的計(jì)算，并同時(shí)記錄乘務(wù)員操作信息。

主機(jī)中包括電源插件、處理器插件和記錄插件3塊插件組成。電源插件為整個(gè)“裝置”提供12V和5V工作電壓。處理器插件用來完成折角塞門關(guān)閉位置的計(jì)算。在做制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車自動(dòng)控制，來規(guī)范乘務(wù)員的制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)操作。記錄插件負(fù)責(zé)與TAX箱通訊和記錄乘務(wù)員操作信息。

3.3 顯示器

顯示器是“裝置”的人機(jī)對話部分，安裝在機(jī)車司機(jī)室，用來實(shí)現(xiàn)裝置控制操作、語音提示、列車管相關(guān)信息和折角塞門關(guān)閉位置的顯示等功能。顯示器上面有三個(gè)功能按鍵，分別為：解鎖、開車|調(diào)車、試驗(yàn)方式。

原理圖中電源模塊將主機(jī)箱提供的DC12V轉(zhuǎn)換為DC5V用以給單片機(jī)供電，AS1117則是將DC5V轉(zhuǎn)換為DC3V以給音頻芯片供電；播報(bào)的語音音量通過語音放大電路調(diào)節(jié)；顯示器與主機(jī)箱的通訊由CAN通訊模塊負(fù)責(zé)；當(dāng)前裝置的工作狀態(tài)由液晶顯示部分顯示；按鍵面板的按鍵可改變試驗(yàn)方式、工作模式等狀態(tài)信息。

3.4 壓力傳感器

前面提到了列車管的壓力由壓力傳感器負(fù)責(zé)采集。在列車管上裝有規(guī)格為0～1MPa的壓力傳感器，用來采集列車管處的壓力值；在中繼閥排風(fēng)口上裝有規(guī)格為0～50kPa的壓力傳感器，用來采集減壓量和排風(fēng)減壓的時(shí)間。壓力傳感器安裝過程中必須保證截?cái)嗳T、各管路接頭安裝可靠、緊固，按照完畢后進(jìn)行試驗(yàn)，不得有漏泄。

4 結(jié)束語

列車折角塞門狀態(tài)判定裝置為我們預(yù)防列車折角塞門非正常關(guān)閉提供了一種“機(jī)控”的手段和方法，它的推廣應(yīng)用對保證鐵路運(yùn)輸安全有重要意義。但是除了對新技術(shù)、新設(shè)備的學(xué)習(xí)和應(yīng)用以外，我們?nèi)圆荒芊潘蓪Α叭丝亍钡墓芾怼；疽?guī)章制度、操作流程永遠(yuǎn)是我們必須要執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，乘務(wù)員的業(yè)務(wù)水平和責(zé)任心意識(shí)是保證規(guī)章制度能夠確實(shí)落到實(shí)處的必要條件。所以我們一方面要提高作業(yè)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)，另一方面要依靠科技發(fā)展來確保安全，這樣才能夠“人控”和“機(jī)控”雙管齊下，鐵路運(yùn)輸秩序才能真正實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]張有松，朱龍駒.韶山4型電力機(jī)車[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

[2]劉豫湘.DK-1型電空制動(dòng)機(jī)與電力機(jī)車空氣管路系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

[3]陳大同.鐵道車輛制動(dòng)[M].北京：中國鐵道出版社，2005.