監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)后列車(chē)無(wú)法定位問(wèn)題的改進(jìn)設(shè)計(jì)

彌耀翟

(遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121000)

監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)后列車(chē)無(wú)法定位問(wèn)題的改進(jìn)設(shè)計(jì)

彌耀翟

(遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121000)

從列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)的原因入手，分析出列車(chē)緊急制動(dòng)后，機(jī)車(chē)動(dòng)輪產(chǎn)生滑行的原因是高摩合成閘瓦(閘片)的摩擦系數(shù)較大。提出在半自動(dòng)區(qū)段機(jī)車(chē)運(yùn)用工作的調(diào)整方案。依據(jù)《列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程》，得出列車(chē)制動(dòng)距離與瞬時(shí)速度關(guān)系曲線(xiàn)，比照列車(chē)實(shí)際運(yùn)行曲線(xiàn)，兩者吻合。對(duì)監(jiān)控裝置控制模式進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

監(jiān)控裝置；動(dòng)輪滑行；自動(dòng)降級(jí)；改進(jìn)設(shè)計(jì)

列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)簡(jiǎn)稱(chēng)監(jiān)控裝置，是我國(guó)研制的以保證列車(chē)運(yùn)行安全為主要目的的列車(chē)速度監(jiān)控裝置。目前我國(guó)鐵路既有線(xiàn)運(yùn)營(yíng)機(jī)車(chē)配備LKJ-2000型監(jiān)控裝置，該裝置在實(shí)現(xiàn)列車(chē)速度安全控制的同時(shí)，采集記錄與列車(chē)安全運(yùn)行有關(guān)的機(jī)車(chē)運(yùn)行狀態(tài)信息，具有監(jiān)控、記錄、報(bào)警、自動(dòng)停車(chē)、存取等功能，保證了鐵路的運(yùn)輸生產(chǎn)安全，促進(jìn)了機(jī)車(chē)運(yùn)行管理的自動(dòng)化。隨著該裝置的長(zhǎng)期運(yùn)用，出現(xiàn)了一些問(wèn)題。例如：某列車(chē)運(yùn)行至半自動(dòng)閉塞區(qū)間，遇特殊情況，司機(jī)采用緊急制動(dòng)停車(chē)，由于制動(dòng)力過(guò)大造成機(jī)車(chē)動(dòng)輪滑行，LKJ-2000型監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)。司機(jī)操作監(jiān)控裝置重新進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)后，無(wú)法定位，造成監(jiān)控裝置無(wú)法顯示區(qū)間乘降所坐標(biāo)，列車(chē)停車(chē)位置誤差嚴(yán)重，旅客無(wú)法安全乘降的嚴(yán)重后果。

1 問(wèn)題引入

半自動(dòng)閉塞區(qū)段，區(qū)間不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)，列車(chē)憑出站信號(hào)機(jī)顯示的允許列車(chē)運(yùn)行的信號(hào)進(jìn)入?yún)^(qū)間。兩個(gè)車(chē)站之間必須保證只有一列車(chē)運(yùn)行。不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)的乘降所線(xiàn)路坐標(biāo)寫(xiě)入監(jiān)控裝置主機(jī)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，區(qū)間列車(chē)運(yùn)行圖解如圖1。

圖1 半自動(dòng)閉塞區(qū)間列車(chē)運(yùn)行圖解

列車(chē)運(yùn)行至乘降所時(shí)，司機(jī)操縱列車(chē)停車(chē)，辦理客運(yùn)業(yè)務(wù)，旅客上下列車(chē)。為了保證列車(chē)停車(chē)位置準(zhǔn)確，機(jī)務(wù)段工程師通過(guò)IC編寫(xiě)軟件，寫(xiě)入相關(guān)信息。列車(chē)停車(chē)點(diǎn)作為監(jiān)控裝置停車(chē)關(guān)閉點(diǎn)。

當(dāng)列車(chē)距離監(jiān)控裝置關(guān)閉點(diǎn)200 m以?xún)?nèi)，速度為0 km/h時(shí)，監(jiān)控裝置自動(dòng)解鎖，列車(chē)具備發(fā)車(chē)條件后，司機(jī)啟動(dòng)列車(chē)。

正常情況下，監(jiān)控裝置能夠完成上述各項(xiàng)功能。但司機(jī)操縱列車(chē)緊急制動(dòng)后，機(jī)車(chē)動(dòng)輪滑行，監(jiān)控裝置進(jìn)入降級(jí)模式，司機(jī)操作監(jiān)控裝置重新進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)后，由于半自動(dòng)區(qū)間不設(shè)通過(guò)信號(hào)機(jī)，司機(jī)無(wú)法進(jìn)行車(chē)位調(diào)整。

2 問(wèn)題分析

2.1 監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)的原因

機(jī)車(chē)速度傳感器安裝在機(jī)車(chē)車(chē)軸上，將速度信息傳送給監(jiān)控裝置主機(jī)，主機(jī)模擬列車(chē)速度信息在顯示屏上顯示。司機(jī)緊急制動(dòng)停車(chē)，機(jī)車(chē)閘瓦抱緊車(chē)輪踏面，車(chē)輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)車(chē)滑行，速度信號(hào)為0 km/h，此時(shí)監(jiān)控裝置主機(jī)接收速度信號(hào)不成線(xiàn)性變化，判定速度信號(hào)故障，監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)[1]。

2.2 機(jī)車(chē)滑行的原因分析

《列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程》規(guī)定，我國(guó)各型閘瓦和閘片的實(shí)算摩擦系數(shù)φk，按下列各式計(jì)算：

中磷閘瓦

高磷閘瓦

低摩合成閘瓦

高摩合成閘瓦和閘片

(4)

式中：K為每塊閘瓦的閘片壓力，kW；v為列車(chē)運(yùn)行速度，km/h；v0為制動(dòng)初速度，km/h。

為了簡(jiǎn)化列車(chē)制動(dòng)力的計(jì)算，不管列車(chē)中間同一種摩擦材料有多少種實(shí)算閘瓦壓力值，都采用一個(gè)實(shí)算閘瓦壓力的實(shí)算摩擦系數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)，即換算摩擦系數(shù)φh。我國(guó)目前各型車(chē)閘瓦壓力的加權(quán)平均值為25 kN，因此K=25 kN分別帶入式(1)—(3)得出φh的計(jì)算公式：

中磷閘瓦

(5)

高磷閘瓦

(6)

低摩合成閘瓦

(7)

高摩合成閘瓦換算摩擦系數(shù)按每塊閘瓦的實(shí)算閘瓦壓力K=20 kN計(jì)算

(8)

計(jì)算得出高摩合成閘瓦換算摩擦系數(shù)φh最大。通過(guò)調(diào)研，普通機(jī)型機(jī)車(chē)緊急制動(dòng)后，只有采用高摩合成閘瓦的機(jī)車(chē)(DF11型內(nèi)燃機(jī)車(chē)、SS9型電力機(jī)車(chē))發(fā)生滑行現(xiàn)象，這進(jìn)一步驗(yàn)證了上面的結(jié)論。

3 改進(jìn)設(shè)計(jì)

3.1 機(jī)車(chē)運(yùn)用調(diào)整

禁止采用高摩合成閘瓦的機(jī)車(chē)在半自動(dòng)閉塞區(qū)段擔(dān)當(dāng)本務(wù)機(jī)車(chē)。

3.2 監(jiān)控裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)

在制動(dòng)計(jì)算中有：

Sz=Sk+Se

(9)

式中Sz為制動(dòng)距離，Sk為制動(dòng)空走距離，Se為有效制動(dòng)距離。

(10)

式中：v0為制動(dòng)初速，km/h；tk為制動(dòng)空走時(shí)間，s。

(11)

式中：v0、vm分別為速度間隔的初速和末速，km/h;φh為換算摩擦系數(shù)；θh列車(chē)換算制動(dòng)率；βc為常用制動(dòng)系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí)βc=1；ω0為列車(chē)單位基本阻力，N/kN；ij為制動(dòng)地段的加算坡度千分?jǐn)?shù)。

采用一次簡(jiǎn)化計(jì)算法，列車(chē)緊急制動(dòng)停車(chē)，有效制動(dòng)距離按下式計(jì)算[2]：

(12)

式中：v0、vm分別為速度間隔的初速和末速，km/h;φh為換算摩擦系數(shù)；θh列車(chē)換算制動(dòng)率；βc為常用制動(dòng)系數(shù)，緊急制動(dòng)時(shí)βc=1；ω0為列車(chē)單位基本阻力，N/kN；ij為制動(dòng)地段的加算坡度千分?jǐn)?shù)。

由式(9)、(10)、(12)得[3]：

(13)

由式(13)得到制動(dòng)末速vm與Sz函數(shù)關(guān)系式

根據(jù)式(14)，已知初速度，做出列車(chē)緊急制動(dòng)距離Sz與瞬時(shí)速度vm關(guān)系曲線(xiàn)(如圖2)。

圖2 列車(chē)瞬時(shí)速度曲線(xiàn)

列車(chē)瞬時(shí)速度曲線(xiàn)圖(圖2)與監(jiān)控裝置列車(chē)實(shí)際運(yùn)行速度曲線(xiàn)顯示方式一致，且計(jì)算結(jié)果與列車(chē)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)吻合。當(dāng)司機(jī)采用緊急制動(dòng)停車(chē)，若列車(chē)發(fā)生滑行現(xiàn)象，監(jiān)控裝置主機(jī)判斷速度信號(hào)故障，監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)時(shí)，改變此項(xiàng)設(shè)置，監(jiān)控裝置直接計(jì)算列車(chē)瞬時(shí)速度，模擬實(shí)際運(yùn)行速度曲線(xiàn)，監(jiān)控裝置不降級(jí)，列車(chē)停車(chē)位置準(zhǔn)確，徹底解決了半自動(dòng)閉塞區(qū)間監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)后列車(chē)無(wú)法定位的問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

采用高摩合成閘瓦的機(jī)車(chē)，緊急制動(dòng)后，動(dòng)輪容易產(chǎn)生滑行，因此在半自動(dòng)閉塞區(qū)段，在條件允許的情況下，禁止使用采用高摩合成閘瓦的機(jī)車(chē)擔(dān)當(dāng)本務(wù)機(jī)車(chē)。列車(chē)緊急制動(dòng)后計(jì)算瞬時(shí)速度曲線(xiàn)與列車(chē)實(shí)際運(yùn)行速度曲線(xiàn)基本重合。因此，當(dāng)監(jiān)控裝置在緊急制動(dòng)工況下，監(jiān)控裝置接收動(dòng)輪滑行信號(hào)后，直接切換成理論計(jì)算曲線(xiàn)替代實(shí)際運(yùn)行曲線(xiàn)，避免監(jiān)控裝置自動(dòng)降級(jí)。

[1]王穎卓，劉中田，王升輝.基于UML的列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控裝置功能建模分析[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2017，26(2)：8-12.

[2]張中央.列車(chē)牽引計(jì)算[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012：111-119.

[3]潘寒川，廖愛(ài)華.《列車(chē)牽引計(jì)算》課程建設(shè)方法研究[J].科技資訊，2017(9)：172-173.

ImprovingDesignoftheMonitoringDevicetoSolvetheProblemofFailtoLocatedafterTrainAutomaticallyRelegating

MI Yaodi

(Liaoning Railway Vocational and Technical College，Jinzhou 121000，China)

In this paper, from the reasons of train running monitoring device automatically relegating, it figures out that the cause of the locomotive traction wheel slide after the emergency braking is the big friction coefficient of high friction composition brake shoe (brake).It puts forward the adjustment of the locomotive operation work in semi-automatic section; According to "regulations of train traction calculation”, it figures out the chronological curve of train braking distance and speed , according to the train operation curve, the two are same. The design improvements of monitoring device control mode are put forward.

monitoring device; traction wheel slide; automatic relegation; design improvements

2017 - 06- 13

彌耀翟(1983—)，男，遼寧新民人，遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道機(jī)車(chē)系講師，研究方向?yàn)殍F道機(jī)車(chē)運(yùn)用、列車(chē)牽引計(jì)算。

U260.1

A

1008-6811(2017)03-0007-03

趙 偉]