淺談折角塞門開關狀態的判定

摘 要：文章從折角塞門的判定要求出發，明確了需要判定的內容，包括制動機試驗、判定貫通狀態、根據位置分類處置、轉儲分析等功能要求，進一步提出了實現折角塞門防關判定的各種需求。通過對折角塞門狀態判定裝置的基本原理、部件組成、技術實現等進行闡述，全面實現了上述各種需求，結尾部分提出了個人了觀點和建議。

關鍵詞：防折關；折角塞門；開關狀態

前言

折角塞門作為鐵路運輸中非常重要的一個部件，直接關系著運輸安全，如果列車運行前或者運行過程中折角塞門發生了非正常關閉，后果不堪設想。如2007年7月9日太原鐵路局發生的7.9行車事故，原因就是機車后第二位車輛的折角塞門非正常關閉，最終造成了機車及機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閉，鐵路各級部門均制定了一些規章、辦法，并安排人員進行把關盯控，但由于作業人員的工作素質和精神狀態存在著較大差異，難以保證在長時間工作的情況下，所有人員均能一絲不茍的按照相關規章、辦法進行作業，有時甚至出現人為破壞行為。不管什么原因造成的列車編組中折角塞門關閉，乘務員沒有及時發現，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，乘務員能夠在開車前檢查和判定折角塞門的開關狀態，確保行車過程安全。

1 折角塞門的判定

要進行折角塞門開關狀態的判定，首先要了解需要判定的內容。折角塞門作為車輛間列車管貫通的關鍵部件之一，其關閉的位置處于整列車的不同位置，對列車制動力的影響也是不同的，同理，關閉位置不同，列車管的充排風時間也是不同的，而充排風時間在制動機試驗過程中是必須要試驗的項目之一。那么我們認為判定內容應包括：（1）列車在開車前，乘務員是否按規定程序進行了制動機試驗，并且需要對制動機試驗過程全程記錄，若未按照作業標準對制動機進行試驗，則必須進行限制機車動力，機車無法起動。（2）通過制動機試驗，判定整列車的列車管貫通狀態。主要是通過列車管充排風時間來判斷折角塞門開關狀態，若發現列車管充排風時間與參照時間相差較大時，判斷列車中有非正常關閉的折角塞門，此時應切除機車動力，機車無法起動。這點要求列車管充排風參照時間盡可能準確，并且必須考慮不同的制動系統，如DK-1型制動機和CCBII型制動機，充排風時間也是有較大區別的。（3）如果列車啟動前未發現折角塞門非正常關閉，那么在列車運行中，發現列車中有折角塞門被關閉后，必須要盡快判斷關閉的大概位置，根據關閉位置的不同，乘務員立即采取不同的應急措施。這點主要考慮因素為關閉位置對列車制動力的影響程度。如牽引列車60輛，判斷關閉位置在最后5輛左右，那么對機車制動力影響不大，列車相對安全，應在合適時機停車檢查，消除隱患。（4）列車管充排風時間除乘務員的手賬記錄外，還應具有其他數據記錄、轉儲、分析功能，以便進行日常必要的檢查分析和發生問題后的追溯調查。

根據上述要求，我們可以定義為“人控”和“機控”兩種，“人控”就是要求乘務員必須嚴格按照規章制度進行制動機的試驗，以及管理人員的盯控，來達到判定的目的，而“機控”則是指通過設備來進行控制，通過判斷乘務員的制動機試驗數據，來判定折角塞門的狀態，相應的具備數據記錄、轉儲、分析以及控制機車功能。

2 “機控”的原理

2.1 原理

通過機車、車輛制動機的原理可知，列車在進行減壓制動時，列車管內的壓縮空氣溝通大氣，排風時間受列車管長度、編組車輛的多少、折角塞門及軟管的影響。機車的風缸、各閥門、車輛制動缸等部件相對固定，對排風時間影響不大。列車的編組一旦確定，列車管減壓量相同的情況下排風時間為一定值。列車制動裝置系統如圖1所示。

根據折角塞門需要判定的內容，我們開發了“折角塞門狀態判定裝置”，以下簡稱“裝置”。根據機車、車輛制動機原理，裝置可通過列車在固定減壓量下的排風時間和列車管長度的相對關系進行列車管貫通長度的判斷，再結合列車的換長，計算出列車編組中被非正常關閉折角塞門的位置。

根據上述原理，若需裝置根據列車運行實際情況，自動判斷折角塞門關閉位置，需要以下必要條件：（1）建立一個實用的數據庫。數據庫是裝置研發的基礎工作，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閉位置的準確性。它包括了列車減壓量、換長、減壓時間等參數。（2）列車管壓力。由于建立的數據庫以列車減壓量、換長、減壓時間為參數，所以需監測列車管的壓力來獲得當次操作的減壓量。（3）減壓排風時間。在進行折角塞門的關閉位置判定時，必須要計算排風時間，當進行減壓操作時，列車中折角塞門關閉的位置可根據本次減壓的排風時間來判定。裝置的數據庫中，包括了不同的列車輛數對應的排風時間，即列車換長和減壓時間的對應。（4）列車其他信息。在列車對折角塞門關閉位置進行判斷之后，需要根據不同的關閉位置來確定應急措施。因此，需要一些列車的其他信息，如編組，換長、客貨本補等。

2.2 數據庫的建立

在機車減壓排風時，列車換長與排風時間應該有規律性變化。如果要分析出實際變化情況，需要進行大量的基礎數據分析。比如在編組為100輛的環境下試驗，減壓量分別為70kPa、80kPa、90kPa、100kPa、110kPa、120kPa、140kPa、170kPa進行數據采集，車輛數每間隔五輛選兩個點進行采集，模擬折角塞門關閉。根據采集的數據來分析在一定減壓量的情況下，折角塞門關閉位置與排風時間的關系，并對數據進行整理，繪制曲線，圖2為各減壓量下，折角塞門位置與排風時間的對應曲線。

在采集數據過程中，在同一減壓量下對每個采集點多次進行排風時間的采集，最后取采集數據的平均值，作為該減壓量的排風時間。由于在采集過程中，可能會受偶然因素的影響，這就會產生一些不合理的數值，主要體現在該次減壓量與標準減壓量偏差過大。通過分析對不合理數值進行修正和剔除，整理出修正后的曲線，

根據圖3曲線，可計算出100輛內車輛中每一輛車的折角塞門關閉后對應的排風時間。以這些數據為依據，建立數據庫。

2.3 列車管風壓

列車管風壓的變化量是“裝置”進行折角塞門判定時必須要使用的參數，所以“裝置”必須實時采集列車管風壓的數值。

“裝置”使用壓力傳感器檢測列車管的風壓。在列車管選取合適位置打一個孔，將壓力傳感器安裝到這個孔上，這樣壓力傳感器就能夠采集到列車管的實時壓力。

2.4 排風時間

根據機車制動原理，當列車制動、排風開始時，機車制動機中繼閥的排風口將列車管的風排向大氣，此時排風口會有排風壓力，在排風結束后，中繼閥排風口結束排風，此時排風壓力也同時為零。按照上述原理，我們可以在中繼閥的排風口加裝壓力傳感器，采集中繼閥的排風狀態，這樣“裝置”就可以判斷制動機的排風開始時間和結束時間，進而獲得本次減壓的排風時間。

2.5 列車其他信息

在開車前，乘務員必須按照相關規定將列車的編組、車次、換長等列車運行信息輸入到LKJ列車監控裝置中，監控裝置會將這些信息傳送給機車安全信息綜合監測裝置。通過監測裝置的輸出接口，便可以獲取“裝置”所需要的換長、車次、客貨本補等信息。

3 裝置的組成與技術實現

3.1 裝置的組成

列車折角塞門狀態判定裝置是根據列車管的排風量及中繼閥的排風時間來判斷列車折角塞門通斷狀態的設備。其主要組成單元是主機箱、顯示器、傳感器及連接電纜等。主機箱內包括電源插件、通信記錄插件、處理器插件，主機箱面板；顯示器包括顯示屏、按鍵和揚聲器。列車管管壓信息來自安裝于列車管上的壓力傳感器，中繼閥排風時間信息來自安裝于中繼閥排風口的壓力傳感器。

各組成部分的關系如圖4所示。列車管壓力的傳感器和中繼閥排風口的傳感器將采集到的數據傳輸給裝置的主機；裝置所需的列車其他信息從機車監測裝置中進行采集；裝置的主機對相關數據進行處理，并把必要的數據傳送到安裝在司機室兩端的顯示器，各顯示器單元中設有對“裝置”進行設置的按鍵面板。操作人員對按鍵面板進行操作，將相關信息傳送給主機進行處理。

3.2 裝置主機

主機是裝置的控制核心，它利用兩個壓力傳感器采集到的信號、緩解信號等信息，根據列車減壓量、排風時間、換長等參照數據庫進行列車折角塞門關閉位置的計算，并同時記錄乘務員操作信息。

主機中包括電源插件、處理器插件和記錄插件3塊插件組成。電源插件為整個“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閉位置的計算。在做制動機試驗時，實現對機車自動控制，來規范乘務員的制動機試驗操作。記錄插件負責與TAX箱通訊和記錄乘務員操作信息。

3.3 顯示器

顯示器是“裝置”的人機對話部分，安裝在機車司機室，用來實現裝置控制操作、語音提示、列車管相關信息和折角塞門關閉位置的顯示等功能。顯示器上面有三個功能按鍵，分別為：解鎖、開車|調車、試驗方式。

原理圖中電源模塊將主機箱提供的DC12V轉換為DC5V用以給單片機供電，AS1117則是將DC5V轉換為DC3V以給音頻芯片供電；播報的語音音量通過語音放大電路調節；顯示器與主機箱的通訊由CAN通訊模塊負責；當前裝置的工作狀態由液晶顯示部分顯示；按鍵面板的按鍵可改變試驗方式、工作模式等狀態信息。

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責采集。在列車管上裝有規格為0～1MPa的壓力傳感器，用來采集列車管處的壓力值；在中繼閥排風口上裝有規格為0～50kPa的壓力傳感器，用來采集減壓量和排風減壓的時間。壓力傳感器安裝過程中必須保證截斷塞門、各管路接頭安裝可靠、緊固，按照完畢后進行試驗，不得有漏泄。

4 結束語

列車折角塞門狀態判定裝置為我們預防列車折角塞門非正常關閉提供了一種“機控”的手段和方法，它的推廣應用對保證鐵路運輸安全有重要意義。但是除了對新技術、新設備的學習和應用以外，我們仍不能放松對“人控”的管理。基本規章制度、操作流程永遠是我們必須要執行的標準規范，乘務員的業務水平和責任心意識是保證規章制度能夠確實落到實處的必要條件。所以我們一方面要提高作業人員的業務素質和職業素養，另一方面要依靠科技發展來確保安全，這樣才能夠“人控”和“機控”雙管齊下，鐵路運輸秩序才能真正實現安全穩定。

參考文獻

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