司全龍 施婷

摘要：隨著我國(guó)鐵路的高速發(fā)展，列車(chē)的安全性也越來(lái)越高，但是列車(chē)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中折角塞門(mén)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(duì)這一現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該加大研究力度，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)檢測(cè)裝置，杜絕這一現(xiàn)象的發(fā)生。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：U298? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）21-0143-02

0? 引言

雖然我國(guó)動(dòng)車(chē)組發(fā)展迅速，但是列車(chē)折角塞門(mén)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(wèn)題將導(dǎo)致制列車(chē)剎車(chē)失靈、造成列車(chē)冒進(jìn)、車(chē)輪磨損，甚至?xí)斐擅撥壥鹿实龋瑢?duì)鐵路交通安全會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，還會(huì)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(duì)這一問(wèn)題開(kāi)展深入研究，制定出有效的防治辦法和措施。

1? 列車(chē)折角塞門(mén)異常關(guān)折的原因

列車(chē)折角塞門(mén)的結(jié)構(gòu)決定了其在正常開(kāi)放的情況下如果沒(méi)有外力的作用是不會(huì)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(chē)從編組到停運(yùn)過(guò)程中，存在關(guān)閉折角塞門(mén)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(kāi)放。

②人為破壞。

③站場(chǎng)、作業(yè)場(chǎng)組合列車(chē)后忘記開(kāi)放。

④行人有意無(wú)意的關(guān)閉。

⑤長(zhǎng)期的違章作業(yè)方式。某些車(chē)站長(zhǎng)期采取“提鉤開(kāi)”、“甩車(chē)開(kāi)”的違章作業(yè)方式，現(xiàn)場(chǎng)檢車(chē)員在作業(yè)時(shí)也成了習(xí)慣，送車(chē)制度不能?chē)?yán)格執(zhí)行和落實(shí)，而是長(zhǎng)期將“習(xí)慣”當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行。

⑥多工種違章、多環(huán)節(jié)失控。

⑦站場(chǎng)作業(yè)人員通過(guò)停有列車(chē)的線路從車(chē)鉤上方通過(guò)時(shí)，腳踩折角塞門(mén)意外關(guān)閉。

⑧零星車(chē)輛調(diào)車(chē)組合列車(chē)。

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

2? 折角塞門(mén)防關(guān)折現(xiàn)狀分析

目前，列車(chē)上現(xiàn)安裝有此類(lèi)折角塞門(mén)的數(shù)量加上備用的折角塞門(mén)個(gè)數(shù)總共約有300萬(wàn)余個(gè)，估值不低于1億元。由此情況得知，為了防止列車(chē)折角塞門(mén)關(guān)折而采用把現(xiàn)有的所有塞門(mén)更換的方法顯然不合適;一來(lái)會(huì)耗費(fèi)巨大的人力并且影響整體列車(chē)的運(yùn)營(yíng)效率，二來(lái)會(huì)花費(fèi)大量的資金。所以將現(xiàn)有折角塞門(mén)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(mén)，另一方面設(shè)計(jì)一款列車(chē)折角塞門(mén)防關(guān)折報(bào)警裝置，這樣逐步把現(xiàn)有的“問(wèn)題”塞門(mén)更換掉既能省錢(qián)省力又能減少列車(chē)折角塞門(mén)關(guān)折情況的發(fā)生。目前全國(guó)使用或研制的塞門(mén)或塞門(mén)改進(jìn)方案有以下幾種：①自鎖閉式折角塞門(mén)（其中包括風(fēng)壓程序控制防關(guān)折角塞門(mén)、拉桿防關(guān)式折角塞門(mén)、銷(xiāo)閉式折角塞門(mén)、定壓自銷(xiāo)式折角塞門(mén)、加裝自鎖裝置的折角塞門(mén)、雙聯(lián)自銷(xiāo)型折角塞門(mén)等）。②新型折角塞門(mén)（其中包括單向排氣球型折角塞門(mén)、安全型半球折角塞門(mén)、自鎖式球型折角塞門(mén)等）。③在現(xiàn)有塞門(mén)上設(shè)排氣孔。④尾部風(fēng)壓反饋裝置（其中包括列車(chē)尾部鳳壓反饋閥、列車(chē)尾部監(jiān)測(cè)器等）。

3? 列車(chē)防關(guān)折檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)上述由于列車(chē)折角塞門(mén)關(guān)折引發(fā)的事故剖析得知列車(chē)折角塞門(mén)關(guān)折的原因以及危害，再結(jié)合現(xiàn)如今折角塞門(mén)防關(guān)折現(xiàn)狀分析得知，研究一個(gè)裝置來(lái)檢測(cè)并提醒司機(jī)列車(chē)折角塞門(mén)發(fā)生關(guān)折尤為重要。該檢測(cè)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(cè)列車(chē)管內(nèi)的壓力以及壓差變量，根據(jù)一系列的現(xiàn)場(chǎng)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(cè)誤差在兩節(jié)車(chē)廂之內(nèi)的防列車(chē)折角塞門(mén)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(chē)防關(guān)折檢測(cè)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(kāi)關(guān)和蜂鳴器，開(kāi)關(guān)用于對(duì)車(chē)輛總長(zhǎng)以及故障報(bào)警的確認(rèn)，蜂鳴器顧名思義就用來(lái)報(bào)警鳴笛告知司機(jī)。主機(jī)盒下部設(shè)有信息儲(chǔ)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(kāi)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(kāi)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(guò)線路與的主機(jī)盒連接。

③傳感器：在中繼閥和列車(chē)管的排風(fēng)口上分別安裝一個(gè)柱狀傳感器用于信號(hào)傳輸，通過(guò)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(duì)列車(chē)折角塞門(mén)情況的監(jiān)控，便于司機(jī)接收信號(hào)。

3.2 檢測(cè)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(duì)用濾波擴(kuò)大之后的壓力以及壓差信號(hào)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(chē)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(chē)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(mén)防關(guān)折檢測(cè)系統(tǒng)工作流程

因?yàn)榱熊?chē)管的減壓量P、總空氣消耗量Q、車(chē)輛數(shù)N、由于泄漏等情況造成的列車(chē)管空氣消耗量Q2都是非線性的關(guān)系即可得出：可以對(duì)實(shí)際檢測(cè)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(chē)輛數(shù)時(shí)的列車(chē)管總空氣消耗量與P的關(guān)系與同樣情況下P的列車(chē)管總空氣消耗量與車(chē)輛數(shù)的內(nèi)在聯(lián)系）。

另一方面，列車(chē)在發(fā)車(chē)前可以事先檢測(cè)其中P的列車(chē)管總空氣消耗量，若列車(chē)折角塞門(mén)在列車(chē)運(yùn)行途中發(fā)生關(guān)折或者泄露等情況，則會(huì)出現(xiàn)實(shí)際所測(cè)得的Q3值會(huì)與Q值有較大的出入，這樣就能判斷出折角塞門(mén)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(cè)量列車(chē)制動(dòng)管中的壓力P相比較測(cè)Q來(lái)說(shuō)更為可靠，因?yàn)闇y(cè)Q受到的制約因素遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比測(cè)P要多得多，所以本系統(tǒng)考慮通過(guò)管壓P以及充氣時(shí)間情況來(lái)判斷列車(chē)折角塞門(mén)是否發(fā)生了關(guān)折或泄漏等問(wèn)題。在列車(chē)在站內(nèi)發(fā)出之前，編組人員即對(duì)列車(chē)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(chē)允許充氣時(shí)間的極大極小值，這樣就可以在列車(chē)運(yùn)行途中根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛緩解時(shí)得出的列車(chē)管充氣至定壓時(shí)所用時(shí)長(zhǎng)來(lái)辨別折角塞門(mén)是否發(fā)生關(guān)折等其他問(wèn)題，列車(chē)折角塞門(mén)故障判斷流程如圖2所示。

裝置設(shè)計(jì)完成后，在南寧車(chē)輛段進(jìn)行了多次試驗(yàn)表明，當(dāng)列車(chē)折角塞門(mén)存在關(guān)折情況時(shí)，本裝置可以較為準(zhǔn)確地檢測(cè)出關(guān)折位置并且誤差能控制在三節(jié)車(chē)廂之內(nèi)，并通過(guò)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(chē)發(fā)生誤操時(shí)或在列車(chē)運(yùn)行途中列車(chē)折角塞門(mén)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(chē)組合后忘記開(kāi)放折角塞門(mén)或路人有意無(wú)意關(guān)閉或人為故意關(guān)閉，避免列車(chē)因折角塞門(mén)關(guān)折而引起的安全事故。

4? 結(jié)語(yǔ)

到現(xiàn)在為止，鐵路部門(mén)對(duì)列車(chē)折角塞門(mén)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(cè)設(shè)備也存在眾多問(wèn)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(cè)方案也不例外地并不足夠成熟，很多地方也都還沒(méi)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(chē)排風(fēng)原理進(jìn)行研究的，但因?yàn)榱熊?chē)管氣路并不簡(jiǎn)單以至于難以建模，若要更精準(zhǔn)地檢測(cè)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(chē)防關(guān)折檢測(cè)系統(tǒng)更多的還是用于列車(chē)發(fā)車(chē)前的檢測(cè)，由于列車(chē)空氣管路的復(fù)雜以及環(huán)境的多變性，對(duì)于正在運(yùn)行的列車(chē)還不能做到非常精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，所以這個(gè)問(wèn)題還需突破。③相對(duì)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(guò)無(wú)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(chē)折角塞門(mén)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(duì)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(chē)關(guān)閉折角塞門(mén)運(yùn)行的思考[J].廣西鐵道，2011.

[2]池海.機(jī)車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)流量計(jì)的研究[J].鐵道機(jī)車(chē)車(chē)輛，2013.

[3]趙振宇.把常識(shí)講清楚是評(píng)論的基本功[J].新聞與寫(xiě)作，2014.

[4]王剛，黃摯雄.基于排風(fēng)數(shù)據(jù)的列車(chē)折角塞門(mén)誤關(guān)檢測(cè)方法[J].電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛，2006.

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

[6]胡漢春.機(jī)車(chē)電傳動(dòng)與控制[D].中國(guó)鐵道，2012.