机车紧急制动撒砂控制装置_张永明

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研究开发

机车紧急制动撒砂控制装置

张永明1

，2

（1，郑州铁路局机务处，河南郑州 450052；

2.华东交通大学，江西南昌330013）

收稿日期：2008-02-20；收修改稿日期：2008-04-01

作者简介：张永明（1961-），

男，硕士研究生，高级工程

师，现从事机车检修工作。摘

要：单机或单机重联运行时，因非正常情况下机车大量撒砂、造成轨道电路不能正常显示，从而导致行车事故发生，为此研制开发了机车紧急制动撒砂控制装置。该装置通过检测列车管压力及机车速度，自动控制机车紧急制动状态下且速度低于10km/h 时停止撒砂，防止机车占用无显示现象的发生。经装车运行试验，满足现场运用的需要。

关键词：紧急制动；智能撒砂控制；撒砂电路；轨道电路；安全设备；机车中图分类号：U260.37

文献标识码：A 文章编号：1000-128X(2008)03-0049-03

机 车 电 传 动ELECTRIC DRIVE FOR LOCOMOTIVES

№3, 2008May 10, 2008

2008年第3期 2008年5月10日

Sanding Control Device for Locomotive Emergency Braking

ZHANG Y ong-ming

(1. Locomotive Department, Zhenzhou Raiway Bureau, Zhenzhou, Henan 450052, China;

2. East China Jiaotong University, Nanchang, Jiangxi 330013, China)

Abstract:To avoid the operation accident due to the abnormal display of track, circuit caused by massive sanding in abnormal operation during light or multi-locomotive running, the sanding control device is developed for emergency braking of locomotive. Through the detection of pressure of the train pipe and speed of locomotive, sanding is stopped in case of emergency braking and in case of a lower speed than 10km/h,so as to avoid occurrence of no-display of locomotive. Field running tests show that it meets the demand of field operation and reached the desired effect.

Key words:emergency braking; intelligent sanding control; sanding circuit;track circuit; safety equipment; locomotive

0 引言

铁路运输的快速发展对机务系统行车安全提出了

更高的要求。机车做为行车运输的主要移动设备，不但要防止自身的行车安全事故，而且也要有效预防其他相关的行车设备带来的安全隐患。多年来的经验教训证明，机车正常牵引列车时，由于车辆可以短接轨道电路，机车撒砂不影响自动闭塞区段信号的显示。但当单机或单机重联时，机车紧急制动、运记动作起非常、拉列车管放风阀、列车管破损等非正常情况下，机车都将大量自动撒砂，造成机车轮对踏面和钢轨间有砂，不能很好地短接轨道电路，使自动闭塞区段信号不能正常显示，易引发行车安全事故。机车紧急制动撒砂控制装置作为保证列车安全运行的一种安全装备，可有效避免此类事故的发生。

1 方案确定

前期对研制机车紧急撒砂控制装置进行了可行性

分析调研工作，主要以电力机车乘务人员的意见与建议为依据，以准确控制撒砂、提高控制装置的可靠性为基础，对各型机车常见紧急事故进行了分类统计分析，总结出机车事故的原因，制定了机车紧急撒砂控制装置需要的参数，如机车车速、列车管压力等。研制该控制装置必须遵循如下原则：

①以乘务员的需要为第一关注点，行车时无需乘务员进行任何操作。

②不能影响机车原有性能，必须充分考虑即使在本装置故障的情况下，也不应影响机车原有性能。

③在设计、研制、制造的整个过程中，必须严格遵守TB/T 3021-2001铁道机车车辆电子装置的技术要求，全面贯彻ISO9000质量管理体系，确保装置本身的可靠性。

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机 车 电 传 动

2008年

④采用人工智能计算机技术，各型内燃、电力机车硬件通用，只要更换程序即可适应各型机车。根据以上原则，制定了机车紧急撒砂控制装置设计方案，最终确定了装置的性能指标：①当单机运行时才起作用，正常牵引列车时不起作用，仍维持原机车撒砂控制模式不变。

②当单机高速运行,起非常的前段时间正常撒砂，当速度降到一定值接近停车时(机车速度降到10km/h)控制前进方向第一转向架不撒砂，以尽量防止紧急制动时轮对滑行擦伤轮对踏面。

③不用司机人为操作，以减轻乘务员负担，防止人为因素操作失误。④当速度降为0后，延时一段时间，不禁止撒砂，以便于库内试验撒砂性能。其具体技术指标如下：

输入 DC 110V （77～137V ），功率不大于5W 输入 DC （5±0.25）V ，输入电流不大于50mA 输入 DC （24±2.5）V ，

输入电流不大于35 mA 输出 2路，DC 110V ，10A TAX 通信波特率 28.8kbit/s 单片机工作频率 11MHz 控制装置禁止撒砂整定值：列车管压力小于200kPa 且速度小于10km/h 。

2 系统组成及原理

机车紧急制动撒砂控制装置是一种对机车撒砂进行自动控制的装置。随车实时检测机车运行的状态，当列车由于电空制动控制器置紧急位、运行记录器发出紧急制动指令、拉列车管放风阀、断钩或列车管断裂或破损时，自动控制在机车速度大于10km/h 时正常撒砂，在速度小于10km/h 时前进方向第一转向架禁止撒砂，在停车时轮对和钢轨间无砂子，使轮对能很好地短接轨道电路，信号正常显示，从而保证列车的安全运行，防止行车事故的发生。

机车紧急制动撒砂控制装置由通信及隔离模块、微控制器模块、控制信号隔离放大执行输出模块、自检及信息显示模块等组成。

根据总体方案和设计任务书的要求，机车紧急撒砂控制装置采用4U 标准结构框架，并采用24芯专用联接器实现对机车信号的采集与控制。通过RS485通信接

口，在经过光电隔离之后，建立起主CPU 和TAX 箱通信的数字链路，实时接收TAX 箱发送的数字广播信息，然后解析提取所需的机车车速、列车管压力等数据。主CPU 通过接收到的信息进行逻辑判断：当列车管压力小于200kPa 且机车速度小于10km /h 时，此时CPU 输出一路控制信号。该控制信号经过驱动、光电隔离、开关管驱动，进而使继电器线圈得电动作，切断控制撒砂电空阀供电回路，从而禁止撒砂，保证机车行车安全；当列车管压力大于200kPa 或机车速度大于10km/h 或在库内做撒砂试验时，机车紧急撒砂控制装置不动作，闭合控制撒砂电空阀供电回路，维持机车原有撒砂控制。

3机车撒砂电路改造

加装紧急撒砂控制装置后，需要对机车原电路作

相应改造。以SS 4改进型电力机车为例（机车撒砂控制电路改造原理如图2所示，与监控装置接口如图3所示），SS 4机车为两节车重联，

需要每节车各安装一套，只需要对本节车导线810进行控制即可实现撒砂控制。

当司机脚踏撒砂35SA 或防空转/滑行时自动撒砂中间继电器540KA 动作，撒砂装置沟通导线810，机车进行正常撒砂。简述如下：机车撒砂控制电源560线流经导线812并经两位置开关辅助联锁107Q P F 或

107QPBW 到达导线810、820，

使得向前撒砂电空阀251YV 、241YV 或向后撒砂电空阀250YV 、240YV 得电，

总风缸内的压缩空气通过电空阀的下阀口，达到与机车运行方向一致的撒砂器，在钢轨和轮对踏面接触处撒砂，以改善轮轨粘着。

当机车紧急制动撒砂时，通过撒砂控制装置检测到紧急制动和速度指令，控制导线810的断开与闭合，实现紧急位时对撒砂电空阀的控制。

4 关键技术

1）

通信隔离及电源保护由于本控制装置直接插在T A X 箱上，使用的是

TAX 箱的电源，

接受T AX 箱通信记录单元发送的信图1 系统组成原理框

图

图2 撒砂控制电路改造原理图