DC-32型捣固车作业脱线解决方案

运营维护
0 引言
DC-32型捣固车（简称捣固车）在用于线路清筛、既有线拨改和新线建设工程时的线路整修捣固时多次发生脱线事故，不仅影响正常施工作业，同时会导致设备损伤和施工延点，还可能因为应急起复不力构成较大事故。

通过对事故分析可知，导致捣固车脱线的主要原因是：操作人员不能直观、准确掌握待捣线路严重不良的几何状态而盲目作业，过大的线路水平误差使线路构成严重三角坑，这是导致捣固车作业过程中脱线的主要因素。

要有效防止捣固车在作业过程中脱线，必须分析出导致捣固车脱线的线路水平误差临界值，在此基础上对待捣线路状态进行检测，确定无脱线隐患后，方可进行捣固作业。

为了实现线路状态检测、确认自动化，研发DC-32型捣固车脱线险情警示系统，实时监测捣固车作业过程中线路水平误差，并设置线路水平误差超限警示功能，能够有效防止捣固车脱线，同时也便于操作者实时了解作业质量，随时调整操作参数，提高工作效率和作业质量。

1 脱线事故原因分析
从多次脱线的原因分析来看，捣固车在作业过程中脱线主要是由于待捣线路水平尺寸严重超限所致。

1.1 捣固车脱线事故案例
2006—2009年间，武汉大型养路机械运用检修段发生脱线事故7起，具体情况见表1。

1.2 线路水平对捣固车轮轨关系影响试验
在京九线发生捣固车脱线以前，虽已意识到捣固车脱线是因线路水平不良所致，但未认真分析并明确脱线风险误差值，也未制定检查联控标准，导致脱线防控措施没有实效并未认真落实，以至于捣固车脱线事故反复发生。

当捣固车前端待捣线路水平误差过大时，会出现捣固车相关轴侧轮对悬空情形，构成脱线险情。

通过进
DC-32型捣固车
作业脱线解决方案
张鸿志：武汉大型养路机械运用检修段，副段长，湖北 武汉，430012
摘 要：分析DC-32型捣固车脱线原因，确定避
免捣固车在作业过程中脱线的线路水平误差控制
值。

在此基础上，研制线路水平自动检测报警系
统，实时监测捣固车作业过程中前、中、后摆处
线路水平误差，在线路水平误差超过设定控制值
时进行声光报警，提示脱线安全隐患并监控捣固
作业质量。

关键词：DC-32型捣固车；脱线原因；水平误差；
警示系统
中图分类号：U216.61 文献标识码：A
文章编号：1001-683X（2016）04-0021-04
DC-32型捣固车作业脱线解决方案 张鸿志
行线路水平误差对捣固车轮轨关系影响试验，边起道边观察，发现当线路水平误差降到60 mm时，捣固车轮对悬空情况消除。

1.3 捣固车脱线条件分析
捣固车在线路上作业时，其前进方向即作业方向，位于前转向架的1、2轴轮对在待捣固的水平不良线路上走行，位于后转向架的3、4轴轮对在已捣固的水平良好线路上走行。

为简化分析，可视捣固后的线路水平良好，误差忽略不计。

捣固车作业过程中，前后转向架分别处于线路水平不良和良好地段，这意味着前后转向架间左、右两股钢轨的纵断面相互扭曲。

即捣固车作业过程中，始终在三角坑线路上走行，且前端待捣线路水平误差有多大捣固车行经线路三角坑就有多大。

当前端线路水平误差（形成的三角坑）达到一定数值时，捣固车某车轮就会悬离轨面，在作业振动和步进过程中，很容易爬上钢轨，造成车辆脱线。

综合以往捣固车脱线事故，脱线点线路水平误差都在70 mm以上。

结合现场试验数据，可认为60 mm的水平误差可以满足捣固车安全作业需要。

为了保证绝对安全，把防止捣固车脱线的线路水平误差控制值定为50 mm。

作业过程中，对待捣线路水平误差进行逐撬检查，误差大于50 mm时，暂停机械捣固，组织人工起道，将线路水平误差控制在50 mm以内，便可避免捣固车脱线。

2 防控措施
防止捣固车作业脱线，要从减少清筛、拨接和新铺设线路的水平误差入手，落实待捣线路水平检查、确认和隐患整治制度，保证捣固车安全作业条件。

（1）加强清筛过程中线路水平控制。

严格控制清筛时的提轨量（提轨量越大可能导致清筛后线路水平误差越大），一般情况下，起道量严格控制在30 mm以内，遇道床内有障碍需增加提轨量时，必须保证左右股起道量基本相同。

同时，加强分砟效果的监控和调整，保证左右股道砟回填厚度和数量基本均匀。

（2）落实待捣线路水平检查制度。

对清筛、拨接和新铺设线路进行捣固前，必须安排专人对待捣线路的水平误差进行检查、确认，每隔10 m检查1处，用石笔将水平误差数据标于轨腰处或轨枕上，便于捣固车组人员复核确认。

当线路水平误差超过40 mm时，提醒捣固车组人员注意作业过程中的观察防控；当线路水平误差超过50 mm时，组织人员进行人工起道，减小线路水平误差。

（3）采取多遍捣固法化解风险。

遇线路水平误差过大而现场又缺少应急人员和机具的情况，可进行人工干预，调整左、右股起道量，使初捣后的线路水平留有适当误差，减少前后转向架间的线路三角坑。

通过增加捣固遍数，化解脱线风险。

但必须提前掌握成段线路水平状况，做好大误差地段的前后顺坡。

3 险情自动报警解决方案
人工检测、确认线路状况的方法具有效率低、可靠性差的缺陷。

为了提高线路检测效率和防控脱线可靠性，研发了线路水平误差自动检测报警系统（抄平监测
系统）。

表1 历次脱线事故资料汇总
DC-32型捣固车作业脱线解决方案 张鸿志
3.1 抄平监测系统研发思路
捣固车虽然具有前、中、后端线路
水平检测功能，但在作业过程中，以仪
表指针显示线路水平状态，不能准确显
示线路水平误差值，操作人员不能准确
掌握待捣线路的水平误差，也不能实时
了解线路捣固后的作业质量。

抄平监测系统研发思路：设计
一套信号转换系统，将捣固车前（D 点）、中（C点）、后（B点）摆检测
的线路水平模拟信号转化成数字信号
（见图1），通过软件程序，计算出
前、中、后摆处线路水平误差值，将
误差数据传输到安装在捣固车1号操作
工位处的声光报警显示器上，实时监
测捣固车作业过程中前、中、后端线
路水平误差。

前端水平误差超过警示误差时，
检测装置发出声光报警信号，提示1
号位司机停止作业，以防车辆脱线。

中、后部水平误差值用于监控捣固车
作业质量，当作业过程中水平误差不
达标时，检测装置发出声光报警，提
示操作人员作出相应措施。

3.2 系统软硬件设计
系统显示并存储作业过程中前、中、后摆数据，并自动生成前、中、后摆线路水平数据曲线，实现线路理论数据与作业后数据的对比。

抄平监测系统硬件架构见图2。

通过对捣固车电气图纸的分析，找出捣固车抄平信号定义表（见表2）。

将各端子和GVA接入模拟量输入模块，进行模数转换，通过可编程逻辑控制器（PLC）计算出水平误差，在显示器上显示，超限时自动报警。

PLC采用西门子S7-200系列可编程逻辑控制器，模拟量输入模块采用西门子EM231。

3.3 系统显示界面
3.3.1 主画面
主画面（见图3）显示各电子摆的实际值、GVA给定值（当曲线作业时有效）、报警范围设定值及系统工作状态。

通过点击右侧按钮可以进行画面切换。

（1）实际值：显示电子摆实际检测到的数值，正为右侧高，负为左侧高。

（2）GVA给定值：显示曲线作业时GVA通过数据采集综合计算得出的作业值。

（3）报警范围设定，当实际值与GVA给定值之间的差值超过报警范围值时，系统进行报警提示。

（4）系统进行报警时，电子摆工作状态指示灯由绿色变为红黄交替闪烁，同时报警记录中显示报警事件，并存档。

可以通过点击“报警记录”按钮切换到报警画面查看记录。

图1 抄平监测系统原理
图2 抄平监测系统硬件架构
表2 DC-32型捣固车抄平信号定义表
数据处理、显示和报警系统数据采集系统
A点测量
小车
5轴
B点测量
小车
4轴3轴
捣固
装置
C点测量
小车
起拨道
装置
2轴1轴
D点测量
小车可编程控制器PLC
人机交互界面
模拟量输入模块
报警装置
电
压
调
理
电
路
前电子摆
中电子摆
后电子摆
GVA—前电子摆
设定值
GVA—中电子摆
设定值
DC-32型捣固车作业脱线解决方案 张鸿志
报警消除并复位后显示“超限报警恢复正常”；第三列显示报警事件的名称（见图5）。

（2）需要对报警记录清除时点击图5的“报警记录清除”按钮，将清空所有报警记录，并自动将弹出的“清除确认”按钮隐藏。

4 结束语
武汉大型养路机械运用检修段在分析研究以往捣固车脱线事故原因的基础上，采取有效措施，加强脱线险情防控，并研发出DC-32型捣固车抄平监测系统，弥补了依靠人控的弊端。

目前，该段DC-32型捣固车全部加装了抄平监测系统，从根本上防止了捣固车脱线事故的发生，提高了捣固作业质量和效率。

参考文献
[1] 韩志青，唐定会．抄平起拨道捣固车[M]．北京：中
国铁道出版社，2006．
责任编辑 高红义
收稿日期 2016-01-14
（5）点击“复位”按钮，对报警信号进行复位，指示灯不再闪烁，恢复正常（绿色）。

（6）在报警过程中蜂鸣器会一直发出声音报警，可以通过“声音打开/关闭”按钮控制蜂鸣器的开启和关闭。

3.3.2 前、中、后摆曲线画面
前、中、后摆曲线画面显示10 min之内的相对应电子摆的实际值和给定值变化情况曲线。

通过点击拖动中间的时间数值线选择时间点。

点击右侧“前摆曲线”、“中摆曲线”、“后摆曲线”按钮可以切换到相对应画面。

通过前、中、后摆曲线可以分析出捣固前、捣固中和捣固后的线路水平变化情况，前摆曲线可以反馈清筛机清筛过程中线路水平误差控制水平。

前摆曲线示意见图4。

3.3.3 报警记录画面
报警记录画面显示系统的报警事件，当系统有报警事件产生时显示如下：
（1）第一列显示报警事件发生的日期和时间；第
二列显示报警事件的状态，报警时显示“超限报警”，
图4 前摆曲线示意图
图5 系统报警记录画面
图3 系统主画面。