列車折角塞門防關折系統研究

司全龍 施婷

摘要：隨著我國鐵路的高速發展，列車的安全性也越來越高，但是列車在實際運行過程中折角塞門被異常關閉的情況還是時有發生，嚴重干擾了正常的鐵路運輸秩序，因此針對這一現場應該加大研究力度，設計一套自動檢測裝置，杜絕這一現象的發生。

關鍵詞：折角塞門;傳感器;防關折檢測系統

中圖分類號：U298? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0143-02

0? 引言

雖然我國動車組發展迅速，但是列車折角塞門關閉的情況還是時有發生，未能及時發現和解決問題將導致制列車剎車失靈、造成列車冒進、車輪磨損，甚至會造成脫軌事故等，對鐵路交通安全會構成嚴重的威脅，還會給鐵路運輸造成巨大的經濟損失。嚴重干擾了正常的鐵路運輸秩序。所以面對這一問題開展深入研究，制定出有效的防治辦法和措施。

1? 列車折角塞門異常關折的原因

列車折角塞門的結構決定了其在正常開放的情況下如果沒有外力的作用是不會自然關閉的;于此同時，我們根據實際情況和近幾年發生折關事故的原因分析后總結得知認為，組合列車從編組到停運過程中，存在關閉折角塞門的原因主要有以下幾種：

①列檢人員檢查修復作業后忘記開放。

②人為破壞。

③站場、作業場組合列車后忘記開放。

④行人有意無意的關閉。

⑤長期的違章作業方式。某些車站長期采取“提鉤開”、“甩車開”的違章作業方式，現場檢車員在作業時也成了習慣，送車制度不能嚴格執行和落實，而是長期將“習慣”當作標準來執行。

⑥多工種違章、多環節失控。

⑦站場作業人員通過停有列車的線路從車鉤上方通過時，腳踩折角塞門意外關閉。

⑧零星車輛調車組合列車。

這種現象在交匯口車站（譬如丹洲營站）非常普遍，一個車、兩個車，十個八個車都有。作業人員為圖省事，經常存在機車連連掛掛不試風、不按程序辦，時間長了，就有可能出現“提鉤開”、“甩車開”現象，中間部分作業程序被省卻。

2? 折角塞門防關折現狀分析

目前，列車上現安裝有此類折角塞門的數量加上備用的折角塞門個數總共約有300萬余個，估值不低于1億元。由此情況得知，為了防止列車折角塞門關折而采用把現有的所有塞門更換的方法顯然不合適;一來會耗費巨大的人力并且影響整體列車的運營效率，二來會花費大量的資金。所以將現有折角塞門全部更換這一方法并不可行，只有同時從不同方面進行，一方面研制或引進能防關折的新型折角塞門，另一方面設計一款列車折角塞門防關折報警裝置，這樣逐步把現有的“問題”塞門更換掉既能省錢省力又能減少列車折角塞門關折情況的發生。目前全國使用或研制的塞門或塞門改進方案有以下幾種：①自鎖閉式折角塞門（其中包括風壓程序控制防關折角塞門、拉桿防關式折角塞門、銷閉式折角塞門、定壓自銷式折角塞門、加裝自鎖裝置的折角塞門、雙聯自銷型折角塞門等）。②新型折角塞門（其中包括單向排氣球型折角塞門、安全型半球折角塞門、自鎖式球型折角塞門等）。③在現有塞門上設排氣孔。④尾部風壓反饋裝置（其中包括列車尾部鳳壓反饋閥、列車尾部監測器等）。

3? 列車防關折檢測系統設計

根據上述由于列車折角塞門關折引發的事故剖析得知列車折角塞門關折的原因以及危害，再結合現如今折角塞門防關折現狀分析得知，研究一個裝置來檢測并提醒司機列車折角塞門發生關折尤為重要。該檢測裝置選取具有擴散功能的硅壓阻材料傳感器監視并實時檢測列車管內的壓力以及壓差變量，根據一系列的現場試驗及算法研究，研制出一種符合實際工作需求、監測誤差在兩節車廂之內的防列車折角塞門關折并具有報警以及記錄功能的智能化裝置。

3.1 列車防關折檢測系統裝置組成

①主機盒：是該裝置的主要部件，其中包含轉換器、單片機系統以及電源等。在盒子上安裝了一個5位數碼顯示管，該裝置的運作狀態就能顯示在上面。同時安裝了兩個開關和蜂鳴器，開關用于對車輛總長以及故障報警的確認，蜂鳴器顧名思義就用來報警鳴笛告知司機。主機盒下部設有信息儲存區，用IC卡記錄該裝置運行數據，另外還有電源開關。

②輔助盒：與主機盒一樣，安裝有5位發光二極管數碼顯示管、兩個開關以及蜂鳴器，這三者作用與主機盒一致。輔助盒裝配在II端司機，通過線路與的主機盒連接。

③傳感器：在中繼閥和列車管的排風口上分別安裝一個柱狀傳感器用于信號傳輸，通過電路與主機盒連接。

根據實際情況得知，兩端司機室都可被司機操控，所以在兩端司機室均有安裝控制盒，可以滿足不同司機室操控時對列車折角塞門情況的監控，便于司機接收信號。

3.2 檢測裝置系統電路設計

如圖1所示，單片機為本裝置系統的主要部件，其控制單儀器模數轉換器對用濾波擴大之后的壓力以及壓差信號進行采樣整理，并將它們轉化成數字量，再根據特定的運算法則運算加工之后，得到代表列車管貫通狀態的具體值并送顯示電路。獲得一個特定值并且是能夠代表列車管狀態的，之后便將這個值輸送并體現在顯示電路中。

3.3 折角塞門防關折檢測系統工作流程

因為列車管的減壓量P、總空氣消耗量Q、車輛數N、由于泄漏等情況造成的列車管空氣消耗量Q2都是非線性的關系即可得出：可以對實際檢測所得的數據分析得出滿足一定誤差范圍內的曲線關系（利用同等車輛數時的列車管總空氣消耗量與P的關系與同樣情況下P的列車管總空氣消耗量與車輛數的內在聯系）。

另一方面，列車在發車前可以事先檢測其中P的列車管總空氣消耗量，若列車折角塞門在列車運行途中發生關折或者泄露等情況，則會出現實際所測得的Q3值會與Q值有較大的出入，這樣就能判斷出折角塞門是否發生關折等故障。但根據實際情況可以得知，測量列車制動管中的壓力P相比較測Q來說更為可靠，因為測Q受到的制約因素遠遠要比測P要多得多，所以本系統考慮通過管壓P以及充氣時間情況來判斷列車折角塞門是否發生了關折或泄漏等問題。在列車在站內發出之前，編組人員即對列車進行多次試驗以記錄在多個減壓量的時候計算得出的列車允許充氣時間的極大極小值，這樣就可以在列車運行途中根據實時檢測車輛緩解時得出的列車管充氣至定壓時所用時長來辨別折角塞門是否發生關折等其他問題，列車折角塞門故障判斷流程如圖2所示。

裝置設計完成后，在南寧車輛段進行了多次試驗表明，當列車折角塞門存在關折情況時，本裝置可以較為準確地檢測出關折位置并且誤差能控制在三節車廂之內，并通過裝在Ⅰ端司機室里的主機盒和Ⅱ端司機室里的副盒的蜂鳴器報警告知機務人員。同時，當機務人員在進行排風試車發生誤操時或在列車運行途中列車折角塞門發生故障時能給予蜂鳴提示，滿足日常運行需要，防止列檢人員檢查作業后或列車組合后忘記開放折角塞門或路人有意無意關閉或人為故意關閉，避免列車因折角塞門關折而引起的安全事故。

4? 結語

到現在為止，鐵路部門對列車折角塞門防關折技術以及經驗還不夠成熟，而且防關折所利用的原理以及方向都基本一致，已有的防關折檢測設備也存在眾多問題。而基于各種實驗條件以及時間等所具有的局限性，本防關折檢測方案也不例外地并不足夠成熟，很多地方也都還沒有足夠完善，以下幾個方面仍有不足還有待研究解決：

①本防關折方案仍是根據列車排風原理進行研究的，但因為列車管氣路并不簡單以至于難以建模，若要更精準地檢測則防關折原理還需從其他方面進行研究。②本方案中的列車防關折檢測系統更多的還是用于列車發車前的檢測，由于列車空氣管路的復雜以及環境的多變性，對于正在運行的列車還不能做到非常精準的實時檢測，所以這個問題還需突破。③相對于本文的防關折裝置，其他已有的防關折裝置也有本裝置所不具備的一些優點，假如能夠把兩者或者多者結合在一起取其精華去其糟粕的話我相信還能做的更好，進一步提升防關折技術。④實踐是檢驗真理的唯一標準，再好的設備也要經過無數次的試驗才能充分避免其偶然性，由于時間以及實驗條件的限制，本文研制的列車折角塞門防關折裝置所做的試驗次數還遠遠不夠，仍需進行一系列更為嚴格的實驗與比對才能得到更為權威的結果。

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