車輛無火回送技術(shù)研究

黃挺 周聚強 蘇曉 李俊

【摘 要】 針對地鐵車輛使用無火回送技術(shù)進(jìn)行研究，研發(fā)用于無火回送的回送裝置及監(jiān)控系統(tǒng)，驗證多項新技術(shù)在無火回送中的使用。

【關(guān)鍵詞】 地鐵車輛 回送裝置

1 引言

由于地鐵車輛與干線鐵路車輛在制動方式上有較大差別，地鐵車輛經(jīng)地面鐵路運輸回送時，需要一套無火回送裝置來解決地鐵車輛與干線鐵路車輛制動、緩解時的同步匹配問題。此裝置能把鐵路機車車輛列車制動管的減壓量轉(zhuǎn)換為電氣制動指令，當(dāng)鐵路機車車輛上空氣制動機施加制動或緩解制動時，地鐵車輛也能進(jìn)行同步的制動施加或緩解。

雖然國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)無火回送多列地鐵列車，但對無火回送技術(shù)的研究仍然不夠深入和廣泛。在無火回送過程中，現(xiàn)有無火回送裝置往往只是簡單的將干線列車風(fēng)壓信號轉(zhuǎn)換為電氣信號輸出，并不監(jiān)控地鐵列車的制動信號，一旦出現(xiàn)干擾或者線路問題，往往不能進(jìn)行有效的反應(yīng)，極易造成車鉤和列車設(shè)備損壞。

鑒于以上原因，我們重新研發(fā)了一套適應(yīng)多種系統(tǒng)、多種列車、自動記錄數(shù)據(jù)、帶無線反饋的無火回送裝置。

2 系統(tǒng)概述

2.1 硬件系統(tǒng)（圖1）

（1）氣電傳感器：氣電傳感器通過密封管與回送車的制動管相連，用于采集制動管的風(fēng)壓信號，并將風(fēng)壓信號轉(zhuǎn)換為4-20mA的電流信號，轉(zhuǎn)換精度0.1%，反應(yīng)時間<4ms（如圖1）。

（2）AD轉(zhuǎn)換器和輸入放大器：AD轉(zhuǎn)換器將4-20mA的電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)放大器放大后輸出給高速處理器；AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度0.1%。

（3）高速處理器：處理器采用STC12C5A系列單片機，速度較普通單片機快6-8倍，可完美實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲、按鍵檢測、時鐘計時等多種任務(wù)。

（4）輸出放大器和多信號輸出接口：回送裝置擁有適應(yīng)多種系統(tǒng)的輸出模塊，由于不同制動系統(tǒng)所需輸出各不相同，首先需要對輸出接口進(jìn)行集成，圖2是輸出模塊連接器接口示意圖。圖中連接器接口集成了三線制動編碼指令輸出線（DCN）、PWM脈沖輸出線（EF）、3-8V電壓輸出線（SP）、電源線（AL）、備用電源輸入線（JH）以及備用擴展接口等，可以滿足多系統(tǒng)輸出和將來擴展需要。

2.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)根據(jù)列車管風(fēng)壓變化量和變化率來決定輸出信號，并確立多種機制來保證輸出信號的可靠性和準(zhǔn)確性。

①不感應(yīng)機制：當(dāng)列車管風(fēng)壓以低于40kPa/min的速率變化時，處理器不會發(fā)出制動或緩解指令，列車正常運行。此時可以使軟件系統(tǒng)屏蔽持續(xù)的、低噪度的干擾信號和列車管系統(tǒng)緩慢漏氣引起的虛假制動信號。

②預(yù)制動機制：處理器發(fā)出制動指令時，制動指令不會立即發(fā)出，而是進(jìn)行預(yù)制動狀態(tài)。在預(yù)制動狀態(tài)，處理器將對制動指令進(jìn)行確認(rèn)，只有經(jīng)過確認(rèn)的制動指令才會被發(fā)出。

③最小減壓量機制：軟件系統(tǒng)預(yù)設(shè)了最小減壓量，在列車管減壓量小于最小減壓量時，不會發(fā)出制動信號。最小減壓量可以根據(jù)不同的機車進(jìn)行自適應(yīng)性設(shè)置。

④緊急制動機制：緊急制動擁有的最高優(yōu)先級，在任何狀態(tài)下，當(dāng)列車管減壓速率大于70kPa/s時，都將發(fā)出緊急制動指令。緊急制動在列車管風(fēng)壓高于250kPa時才會緩解。

3 上車實驗

對回送裝置進(jìn)行過軌實驗，得到干線列車加速度信號與回送裝置制動信號對比曲線圖，由圖3可以看出：制動信號變化率與干線車加速度信號基本保持一致，且制動信號較加速度信號要提前，此是為了適應(yīng)地鐵列車制動延時。

4 結(jié)語

經(jīng)實驗論證：無火回送裝置能完美的實現(xiàn)干線列車與地鐵列車的制動同步，制動時的牽引和沖撞力在車鉤承受的范圍之內(nèi)，可以完成預(yù)定的某地鐵的無火回送目標(biāo)。

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