浅谈折角塞门开关状态的判定

浅谈折角塞门开关状态的判定
文章从折角塞门的判定要求出发，明确了需要判定的内容，包括制动机试验、判定贯通状态、根据位置分类处置、转储分析等功能要求，进一步提出了实现折角塞门防关判定的各种需求。

通过对折角塞门状态判定装置的基本原理、部件组成、技术实现等进行阐述，全面实现了上述各种需求，结尾部分提出了个人了观点和建议。

标签：防折关；折角塞门；开关状态
前言
折角塞门作为铁路运输中非常重要的一个部件，直接关系着运输安全，如果列车运行前或者运行过程中折角塞门发生了非正常关闭，后果不堪设想。

如2007年7月9日太原铁路局发生的7.9行车事故，原因就是机车后第二位车辆的折角塞门非正常关闭，最终造成了机车及机后一至十位车辆颠覆、十一位车辆脱轨的列车脱轨重大事故。

为避免列车折角塞门非正常关闭，铁路各级部门均制定了一些规章、办法，并安排人员进行把关盯控，但由于作业人员的工作素质和精神状态存在着较大差异，难以保证在长时间工作的情况下，所有人员均能一丝不苟的按照相关规章、办法进行作业，有时甚至出现人为破坏行为。

不管什么原因造成的列车编组中折角塞门关闭，乘务员没有及时发现，都可能酿成行车事故。

因此，研究一套甚至多套判定办法，是很有必要的。

通过事先的判定，乘务员能够在开车前检查和判定折角塞门的开关状态，确保行车过程安全。

1 折角塞门的判定
要进行折角塞门开关状态的判定，首先要了解需要判定的内容。

折角塞门作为车辆间列车管贯通的关键部件之一，其关闭的位置处于整列车的不同位置，对列车制动力的影响也是不同的，同理，关闭位置不同，列车管的充排风时间也是不同的，而充排风时间在制动机试验过程中是必须要试验的项目之一。

那么我们认为判定内容应包括：（1）列车在开车前，乘务员是否按规定程序进行了制动机试验，并且需要对制动机试验过程全程记录，若未按照作业标准对制动机进行试验，则必须进行限制机车动力，机车无法起动。

（2）通过制动机试验，判定整列车的列车管贯通状态。

主要是通过列车管充排风时间来判断折角塞门开关状态，若发现列车管充排风时间与参照时间相差较大时，判断列车中有非正常关闭的折角塞门，此时应切除机车动力，机车无法起动。

这点要求列车管充排风参照时间尽可能准确，并且必须考虑不同的制动系统，如DK-1型制动机和CCBII型制动机，充排风时间也是有较大区别的。

（3）如果列车启动前未发现折角塞门非正常关闭，那么在列车运行中，发现列车中有折角塞门被关闭后，必须要尽快判断关闭的大概位置，根据关闭位置的不同，乘务员立即采取不同的应急措施。

这点主要考虑因素为关闭位置对列车制动力的影响程度。

如牵引列车60辆，判断关闭位置在最后5辆左右，那么对机车制动力影响不大，列车相对安全，应在合适时机停车检查，消除隐患。

（4）列车管充排风时间除乘务员的手账记录外，还应具
有其他数据记录、转储、分析功能，以便进行日常必要的检查分析和发生问题后的追溯调查。

根据上述要求，我们可以定义为“人控”和“机控”两种，“人控”就是要求乘务员必须严格按照规章制度进行制动机的试验，以及管理人员的盯控，来达到判定的目的，而“机控”则是指通过设备来进行控制，通过判断乘务员的制动机试验数据，来判定折角塞门的状态，相应的具备数据记录、转储、分析以及控制机车功能。

2 “机控”的原理
2.1 原理
通过机车、车辆制动机的原理可知，列車在进行减压制动时，列车管内的压缩空气沟通大气，排风时间受列车管长度、编组车辆的多少、折角塞门及软管的影响。

机车的风缸、各阀门、车辆制动缸等部件相对固定，对排风时间影响不大。

列车的编组一旦确定，列车管减压量相同的情况下排风时间为一定值。

列车制动装置系统如图1所示。

根据折角塞门需要判定的内容，我们开发了“折角塞门状态判定装置”，以下简称“装置”。

根据机车、车辆制动机原理，装置可通过列车在固定减压量下的排风时间和列车管长度的相对关系进行列车管贯通长度的判断，再结合列车的换长，计算出列车编组中被非正常关闭折角塞门的位置。

根据上述原理，若需装置根据列车运行实际情况，自动判断折角塞门关闭位置，需要以下必要条件：（1）建立一个实用的数据库。

数据库是装置研发的基础工作，但也是最重要的工作之一，它直接决定了装置判断折角塞门关闭位置的准确性。

它包括了列车减压量、换长、减压时间等参数。

（2）列车管压力。

由于建立的数据库以列车减压量、换长、减压时间为参数，所以需监测列车管的压力来获得当次操作的减压量。

（3）减压排风时间。

在进行折角塞门的关闭位置判定时，必须要计算排风时间，当进行减压操作时，列车中折角塞门关闭的位置可根据本次减压的排风时间来判定。

装置的数据库中，包括了不同的列车辆数对应的排风时间，即列车换长和减压时间的对应。

（4）列车其他信息。

在列车对折角塞门关闭位置进行判断之后，需要根据不同的关闭位置来确定应急措施。

因此，需要一些列车的其他信息，如编组，换长、客货本补等。

2.2 数据库的建立
在机车减压排风时，列车换长与排风时间应该有规律性变化。

如果要分析出实际变化情况，需要进行大量的基础数据分析。

比如在编组为100辆的环境下试验，减压量分别为70kPa、80kPa、90kPa、100kPa、110kPa、120kPa、140kPa、170kPa进行数据采集，车辆数每间隔五辆选两个点进行采集，模拟折角塞门关闭。

根据采集的数据来分析在一定减压量的情况下，折角塞门关闭位置与排风时间的关系，并对数据进行整理，绘制曲线，图2为各减压量下，折角塞门位置与
排风时间的对应曲线。

在采集数据过程中，在同一减压量下对每个采集点多次进行排风时间的采集，最后取采集数据的平均值，作为该减压量的排风时间。

由于在采集过程中，可能会受偶然因素的影响，这就会产生一些不合理的数值，主要体现在该次减压量与标准减压量偏差过大。

通过分析对不合理数值进行修正和剔除，整理出修正后的曲线，根据图3曲线，可计算出100辆内车辆中每一辆车的折角塞门关闭后对应的排风时间。

以这些数据为依据，建立数据库。

2.3 列车管风压
列车管风压的变化量是“装置”进行折角塞门判定时必须要使用的参数，所以“装置”必须实时采集列车管风压的数值。

“装置”使用压力传感器检测列车管的风压。

在列车管选取合适位置打一个孔，将压力传感器安装到这个孔上，这样压力传感器就能够采集到列车管的实时压力。

2.4 排风时间
根据机车制动原理，当列车制动、排风开始时，机车制动机中继阀的排风口将列车管的风排向大气，此时排风口会有排风压力，在排风结束后，中继阀排风口结束排风，此时排风压力也同时为零。

按照上述原理，我们可以在中继阀的排风口加装压力传感器，采集中继阀的排风状态，这样“装置”就可以判断制动机的排风开始时间和结束时间，进而获得本次减压的排风时间。

2.5 列车其他信息
在开车前，乘务员必须按照相关规定将列车的编组、车次、换长等列车运行信息输入到LKJ列车监控装置中，监控装置会将这些信息传送给机车安全信息综合监测装置。

通过监测装置的输出接口，便可以获取“装置”所需要的换长、车次、客货本补等信息。

3 装置的组成与技术实现
3.1 装置的组成
列车折角塞门状态判定装置是根据列车管的排风量及中继阀的排风时间来判断列车折角塞门通断状态的设备。

其主要组成单元是主机箱、显示器、传感器及连接电缆等。

主机箱内包括电源插件、通信记录插件、处理器插件，主机箱面板；显示器包括显示屏、按键和扬声器。

列车管管压信息来自安装于列车管上的压力传感器，中继阀排风时间信息来自安装于中继阀排风口的压力传感器。

各组成部分的关系如图4所示。

列车管压力的传感器和中继阀排风口的传感
器将采集到的数据传输给装置的主机；装置所需的列车其他信息从机车监测装置中进行采集；装置的主机对相关数据进行处理，并把必要的数据传送到安装在司机室两端的显示器，各显示器单元中设有对“装置”进行设置的按键面板。

操作人员对按键面板进行操作，将相关信息传送给主机进行处理。

3.2 装置主机
主机是装置的控制核心，它利用两个压力传感器采集到的信号、缓解信号等信息，根据列车减压量、排风时间、换长等参照数据库进行列车折角塞门关闭位置的计算，并同时记录乘务员操作信息。

主机中包括电源插件、处理器插件和记录插件3块插件组成。

电源插件为整个“装置”提供12V和5V工作电压。

处理器插件用来完成折角塞门关闭位置的计算。

在做制动机试验时，实现对机车自动控制，来规范乘务员的制动机试验操作。

记录插件负责与TAX箱通讯和记录乘务员操作信息。

3.3 显示器
显示器是“装置”的人机对话部分，安装在机车司机室，用来实现装置控制操作、语音提示、列车管相关信息和折角塞门关闭位置的显示等功能。

显示器上面有三个功能按键，分别为：解锁、开车|调车、试验方式。

原理图中电源模块将主机箱提供的DC12V转换为DC5V用以给单片机供电，AS1117则是将DC5V转换为DC3V以给音频芯片供电；播报的语音音量通过语音放大电路调节；显示器与主机箱的通讯由CAN通讯模块负责；当前装置的工作状态由液晶显示部分显示；按键面板的按键可改变试验方式、工作模式等状态信息。

3.4 压力传感器
前面提到了列车管的压力由压力传感器负责采集。

在列车管上装有规格为0～1MPa的压力传感器，用来采集列车管处的压力值；在中继阀排风口上装有规格为0～50kPa的压力传感器，用来采集减压量和排风减压的时间。

压力传感器安装过程中必须保证截断塞门、各管路接头安装可靠、紧固，按照完毕后进行试验，不得有漏泄。

4 结束语
列车折角塞门状态判定装置为我们预防列车折角塞门非正常关闭提供了一种“机控”的手段和方法，它的推广应用对保证铁路运输安全有重要意义。

但是除了对新技术、新设备的学习和应用以外，我们仍不能放松对“人控”的管理。

基本规章制度、操作流程永远是我们必须要执行的标准规范，乘务员的业务水平和责任心意识是保证规章制度能够确实落到实处的必要条件。

所以我们一方面要提高作业人员的业务素质和职业素养，另一方面要依靠科技发展来确保安全，这样才
能够“人控”和“机控”双管齐下，铁路运输秩序才能真正实现安全稳定。

参考文献
[1]张有松，朱龍驹.韶山4型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，1998.
[2]刘豫湘.DK-1型电空制动机与电力机车空气管路系统[M].北京：中国铁道出版社，1998.
[3]陈大同.铁道车辆制动[M].北京：中国铁道出版社，2005.。