黃挺 周聚強(qiáng) 蘇曉 李俊

【摘 要】 針對(duì)地鐵車輛使用無(wú)火回送技術(shù)進(jìn)行研究，研發(fā)用于無(wú)火回送的回送裝置及監(jiān)控系統(tǒng)，驗(yàn)證多項(xiàng)新技術(shù)在無(wú)火回送中的使用。

【關(guān)鍵詞】 地鐵車輛 回送裝置

1 引言

由于地鐵車輛與干線鐵路車輛在制動(dòng)方式上有較大差別，地鐵車輛經(jīng)地面鐵路運(yùn)輸回送時(shí)，需要一套無(wú)火回送裝置來(lái)解決地鐵車輛與干線鐵路車輛制動(dòng)、緩解時(shí)的同步匹配問(wèn)題。此裝置能把鐵路機(jī)車車輛列車制動(dòng)管的減壓量轉(zhuǎn)換為電氣制動(dòng)指令，當(dāng)鐵路機(jī)車車輛上空氣制動(dòng)機(jī)施加制動(dòng)或緩解制動(dòng)時(shí)，地鐵車輛也能進(jìn)行同步的制動(dòng)施加或緩解。

雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無(wú)火回送多列地鐵列車，但對(duì)無(wú)火回送技術(shù)的研究仍然不夠深入和廣泛。在無(wú)火回送過(guò)程中，現(xiàn)有無(wú)火回送裝置往往只是簡(jiǎn)單的將干線列車風(fēng)壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)輸出，并不監(jiān)控地鐵列車的制動(dòng)信號(hào)，一旦出現(xiàn)干擾或者線路問(wèn)題，往往不能進(jìn)行有效的反應(yīng)，極易造成車鉤和列車設(shè)備損壞。

鑒于以上原因，我們重新研發(fā)了一套適應(yīng)多種系統(tǒng)、多種列車、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、帶無(wú)線反饋的無(wú)火回送裝置。

2 系統(tǒng)概述

2.1 硬件系統(tǒng)（圖1）

（1）氣電傳感器：氣電傳感器通過(guò)密封管與回送車的制動(dòng)管相連，用于采集制動(dòng)管的風(fēng)壓信號(hào)，并將風(fēng)壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流信號(hào)，轉(zhuǎn)換精度0.1%，反應(yīng)時(shí)間<4ms（如圖1）。

（2）AD轉(zhuǎn)換器和輸入放大器：AD轉(zhuǎn)換器將4-20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)放大器放大后輸出給高速處理器；AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度0.1%。

（3）高速處理器：處理器采用STC12C5A系列單片機(jī)，速度較普通單片機(jī)快6-8倍，可完美實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、按鍵檢測(cè)、時(shí)鐘計(jì)時(shí)等多種任務(wù)。

（4）輸出放大器和多信號(hào)輸出接口：回送裝置擁有適應(yīng)多種系統(tǒng)的輸出模塊，由于不同制動(dòng)系統(tǒng)所需輸出各不相同，首先需要對(duì)輸出接口進(jìn)行集成，圖2是輸出模塊連接器接口示意圖。圖中連接器接口集成了三線制動(dòng)編碼指令輸出線（DCN）、PWM脈沖輸出線（EF）、3-8V電壓輸出線（SP）、電源線（AL）、備用電源輸入線（JH）以及備用擴(kuò)展接口等，可以滿足多系統(tǒng)輸出和將來(lái)擴(kuò)展需要。

2.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)根據(jù)列車管風(fēng)壓變化量和變化率來(lái)決定輸出信號(hào)，并確立多種機(jī)制來(lái)保證輸出信號(hào)的可靠性和準(zhǔn)確性。

①不感應(yīng)機(jī)制：當(dāng)列車管風(fēng)壓以低于40kPa/min的速率變化時(shí)，處理器不會(huì)發(fā)出制動(dòng)或緩解指令，列車正常運(yùn)行。此時(shí)可以使軟件系統(tǒng)屏蔽持續(xù)的、低噪度的干擾信號(hào)和列車管系統(tǒng)緩慢漏氣引起的虛假制動(dòng)信號(hào)。

②預(yù)制動(dòng)機(jī)制：處理器發(fā)出制動(dòng)指令時(shí)，制動(dòng)指令不會(huì)立即發(fā)出，而是進(jìn)行預(yù)制動(dòng)狀態(tài)。在預(yù)制動(dòng)狀態(tài)，處理器將對(duì)制動(dòng)指令進(jìn)行確認(rèn)，只有經(jīng)過(guò)確認(rèn)的制動(dòng)指令才會(huì)被發(fā)出。

③最小減壓量機(jī)制：軟件系統(tǒng)預(yù)設(shè)了最小減壓量，在列車管減壓量小于最小減壓量時(shí)，不會(huì)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)。最小減壓量可以根據(jù)不同的機(jī)車進(jìn)行自適應(yīng)性設(shè)置。

④緊急制動(dòng)機(jī)制：緊急制動(dòng)擁有的最高優(yōu)先級(jí)，在任何狀態(tài)下，當(dāng)列車管減壓速率大于70kPa/s時(shí)，都將發(fā)出緊急制動(dòng)指令。緊急制動(dòng)在列車管風(fēng)壓高于250kPa時(shí)才會(huì)緩解。

3 上車實(shí)驗(yàn)

對(duì)回送裝置進(jìn)行過(guò)軌實(shí)驗(yàn)，得到干線列車加速度信號(hào)與回送裝置制動(dòng)信號(hào)對(duì)比曲線圖，由圖3可以看出：制動(dòng)信號(hào)變化率與干線車加速度信號(hào)基本保持一致，且制動(dòng)信號(hào)較加速度信號(hào)要提前，此是為了適應(yīng)地鐵列車制動(dòng)延時(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證：無(wú)火回送裝置能完美的實(shí)現(xiàn)干線列車與地鐵列車的制動(dòng)同步，制動(dòng)時(shí)的牽引和沖撞力在車鉤承受的范圍之內(nèi)，可以完成預(yù)定的某地鐵的無(wú)火回送目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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