鄒文

中車資陽電氣科技公司 四川資陽 641399

1 序言

警惕裝置是機(jī)車行車安全保障的重要組成部分，巴基斯坦機(jī)車基于西門子PLC控制系統(tǒng)設(shè)計警惕系統(tǒng)，具有語音報警、自動卸載功能。在實際運用過程中，警惕裝置故障率較高，對機(jī)車可靠行駛存在安全隱患。

2 警惕裝置介紹及控制原理

2.1 警惕裝置

警惕裝置也叫“死人系統(tǒng)”，是監(jiān)督司機(jī)是否專注于當(dāng)前運行工作后控制機(jī)車及時報警并懲罰制動的一種安全裝置，是確保行車安全的最后一道屏障。巴基斯坦機(jī)車警惕裝置包括下列元件：西門子S7-200PLC主機(jī)、1個腳踏開關(guān)、正副司機(jī)側(cè)的2個解鎖按鈕、1個用于報警的蜂鳴器、LED報警燈及用于緊急制動的電控閥。

2.2 警惕裝置控制原理

警惕裝置控制原理是利用警惕腳踏開關(guān)監(jiān)測司機(jī)在機(jī)車運行中是否注意力集中（避免睡覺，、離崗等因素）。當(dāng)機(jī)車處于“行駛”狀態(tài)時，警惕裝置自動啟動，司機(jī)需要在每隔一段時間內(nèi)踩一次腳踏開關(guān)。直到機(jī)車處于“停車”時，警惕裝置關(guān)閉。

當(dāng)機(jī)車在正常行駛過程中，司機(jī)未按期踩腳踏開關(guān)，警惕系統(tǒng)蜂鳴器會發(fā)出警鈴報警，提醒司機(jī)踩腳踏開關(guān)。如果司機(jī)在警鈴報警期間仍未動作腳踏開關(guān)，警惕系統(tǒng)會斷開機(jī)車動力裝置并施加懲罰制動。

2.3 巴基斯坦機(jī)車警惕系統(tǒng)邏輯控制

當(dāng)司機(jī)控制器被激活后，機(jī)車速度＞1km/h、柴油機(jī)速度＞400r/min、制動缸壓力＜3×105Pa時，警惕系統(tǒng)開始工作。如果司機(jī)沒有任何操作，警惕系統(tǒng)進(jìn)入倒計時：45s后報警燈持續(xù)10s閃爍；55s時報警燈閃爍5s，蜂鳴器報警5s；60s后機(jī)車斷開1#～6#位牽引電動機(jī)接觸器并驅(qū)動緊急制動電空閥，實施懲罰制動迅速停車。

為避免在機(jī)車行駛時發(fā)生意外情況下機(jī)車迅速停車，巴基斯坦機(jī)車警惕系統(tǒng)也設(shè)有“一鍵停車”功能。發(fā)生意外情況時，司機(jī)手動警惕按鈕15s，警惕裝置斷開牽引電動機(jī)接觸器并施加緊急制動。巴基斯坦機(jī)車警惕系統(tǒng)邏輯控制如圖1所示。

圖1 警惕系統(tǒng)邏輯

3 巴基斯坦機(jī)車警惕裝置常見故障

3.1 警惕裝置失效

由于警惕裝置邏輯采用“串聯(lián)”控制方式，控制回路上任一參數(shù)采集異常均無法激活警惕倒計時。在機(jī)車實際運行過程中，巴基斯坦機(jī)車線路老舊，缺乏必要的日常維護(hù)，設(shè)置在轉(zhuǎn)向架外側(cè)上的機(jī)車速度傳感器常被飛石撞斷，由此導(dǎo)致控制系統(tǒng)采集到的機(jī)車速度一直為零。即使機(jī)車正常行駛時，警惕裝置也無法正常工作，影響行車安全。

3.2 警惕裝置誤動作

在邏輯控制中，警惕倒計時功能僅需采集到機(jī)車速度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和閘缸壓力便能激活。機(jī)車在機(jī)務(wù)段及車站內(nèi)作為被拖車更換軌道時往往不停機(jī)作業(yè)，因此控制系統(tǒng)也能采集到各參數(shù)觸發(fā)警惕倒計時。由于被拖車內(nèi)無司機(jī)復(fù)位警惕倒計時，被拖車必然觸發(fā)懲罰制動且無人緩解，影響日常段內(nèi)調(diào)車作業(yè)效率。

4 警惕裝置技術(shù)改進(jìn)

4.1 可靠性技術(shù)改進(jìn)

機(jī)車速度傳感器故障率較高是影響警惕裝置可靠性的最大因素，因此需要在機(jī)車速度傳感器發(fā)生故障時，利用其他參數(shù)替代機(jī)車速度，確保警惕裝置正常工作。機(jī)車行駛時，主發(fā)電流、主發(fā)電壓也是判斷機(jī)車狀態(tài)的重要參數(shù)，且傳感器工作環(huán)境良好，故障率低。結(jié)合機(jī)車一擋位時主發(fā)電流為600A左右，可將主發(fā)電流＞500A作為機(jī)車速度的冗余備份。

4.2 實用性技術(shù)改進(jìn)

在機(jī)務(wù)段內(nèi)調(diào)車作業(yè)時，司機(jī)并不希望被拖機(jī)車觸發(fā)警惕裝置影響效率。技術(shù)改進(jìn)時，可通過增加主發(fā)電壓參數(shù)判斷機(jī)車是否處于“加載”工況，從而排除被拖機(jī)車在“無載”工況下仍然具有機(jī)車速度、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和閘缸壓力等參數(shù)的特殊情況。機(jī)車單機(jī)行駛時，一擋位主發(fā)電壓在50～100V，因此可將主發(fā)電壓＞40V作為排除調(diào)車作業(yè)時觸發(fā)警惕倒計時的一個條件。改進(jìn)后巴基斯坦機(jī)車警惕系統(tǒng)邏輯控制如圖2所示。

4.3 PLC警惕控制程序優(yōu)化

圖2 改進(jìn)后巴基斯坦機(jī)車警惕系統(tǒng)邏輯控制

機(jī)車主發(fā)電動機(jī)電流、電壓由微機(jī)系統(tǒng)模擬量模塊采集并用于機(jī)車功率控制，在PLC邏輯控制程序中增加了主發(fā)電動機(jī)電流、電壓參數(shù)來優(yōu)化警惕系統(tǒng)倒計時功能，不會改變現(xiàn)車現(xiàn)有電氣回路。因此，通過更改控制程序來完成警惕裝置技術(shù)改進(jìn)不會增加額外的物料消耗和線路變更，具有較強(qiáng)的可操作性。

5 結(jié)束語

根據(jù)巴基斯坦機(jī)車運行環(huán)境及當(dāng)?shù)厮緳C(jī)段內(nèi)作業(yè)習(xí)慣，對警惕裝置進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，既提高了機(jī)車行車安全的可靠性，又突出了設(shè)計的“人性化”理念。通過優(yōu)化PLC控制程序完成技術(shù)改造，在不增加物料消耗的情況下降低了運營成本，為機(jī)車后續(xù)技術(shù)改進(jìn)提供了一種新的思路。