轨道检查车

轨道检查车（精选八篇）

轨道检查车 篇1

机车在运行过程中，受轨道结构缺陷、轨道不平顺和自身构造的影响，会发生复杂的位移和振动。依据振动形式，可分为蛇行运动、侧滚、侧摆、浮沉、点头、纵移等六种振型。当若干振型叠加造成振动加速度超限，将引起晃车[1]。晃车将严重影响乘车舒适性，极端情况下甚至危及行车安全。

然而，作为轮轨耦合系统的响应，机车车辆的晃车同时受激扰源即轨道平顺性与系统特性即机车车辆特性参数的影响，故晃车的原因需从轨道与车辆两方面确认。据经验，当晃车重复发生于同一处所，则轨道的原因可能性较大，需现场对轨道病害进行复核。轨道不平顺是引起机车车辆与轨道结构产生振动的主要激扰源。在一定的运行工况下，不利的轨道不平顺波长增加机车车辆的振动加速度，诱发晃车病害的产生。从对报告晃车病害的统计，顽固性晃车处所多存在各种类型的轨道不平顺，因此，整治晃车，关键在于轨道平顺性的控制。

1 轨道不平顺对晃车病害的影响

轨道不平顺是指轨道的几何形状、尺寸和空间位置相对于其正常状态的偏差。这种形状、尺寸及位置的偏差，是引起机车车辆产生振动的主要原因，是引起轮轨作用力增大的主要根源，是线路方面直接限制行车速度的主要因素[2]，其主要型式包括高低、轨向、水平、轨距、扭曲以及复合不平顺等(如图一所示)[3]。除按激扰方向的分类，还可依据波长特征，将不平顺分为短波不平顺、中波不平顺及长波不平顺。

文献[4]通过对在单一、复合轨道不平顺、现场实测随机不平顺条件下列车的运行进行仿真计算，分析了轨道各类不平顺对列车运行品质的影响(如表一所示)。并认为，多波与单波相比，车体振动加速度增大50%以上;特别是逆相位复合不平顺作用下，脱轨系数与轮重减载率急剧增大。文献[5]利用有限元法建立了车辆—轨道耦合系统振动分析模型，分析了CRH2动车组在200～250km/h条件下的长波振动响应，认为在长波条件下车体水加与垂加会形成阶跃，建议高低不平顺的管理波长不低于90m，轨向不平顺的管理波长不低于75 m。

因此，对于晃车点的整治，关键在于对多波连续不平顺及长波不平顺的控制。

注:“+”多少表示影响程度,“-”表示基本没有影响

2 轨道多波连续与长波不平顺的检测

2.1 现有技术条件下晃车病害的整治方法

为保证机车车辆安全平稳地运行，客运专线对轨道平顺性提出了很高的要求[6]，其主要几何尺寸偏差范围基本都在mm级。客运专线线路养护维修的主要特点是，按设备的状态进行必要的适度维修，即“状态修”。线路“状态修”是以线路设备运行状态为基础，而线路的检测是获得线路设备技术状态信息、掌握线路设备变化规律、编制维修作业计划和分析设备病害的主要依据，故客运专线的养修强调“严检慎修”[7]。

然而，现实的矛盾在于，关于轨道长波及多波连续不平顺的检测非常困难，已有的技术手段或因精度或因效率，均不足以支持客运专线的状态修。如对长波不平顺的整治，目前的常规做法是[8]：首先通过动态检测发现长波不平顺的大概位置;然后应用高精度电子水准仪和全站仪，由专业测量队伍对已确定有长波不平顺的大概位置进行扩大性精确测量;最后大型机械整修长波不平顺。采用高精度电子水准仪和全站仪，能以足够精度获得晃车的准确里程及幅值，然而其测量效率较低，且易受气候环境的影响，难以适应天窗修的要求。

2.2 0级轨道检查仪及其性能

轨道检查仪，又称轨检仪，指通过电子、传感技术移动测量或静态激光弦测法测量，并能自动记录轨道内部几何参数的测量仪器。由于轨检仪的检测精度高、检测项目全、测量效率高且环境适应性好，故广泛应用于工务巡检。依据文献[9]，轨检仪的准确度分为0级、1级两个等级，0级轨检仪用于测量允许速度不大于350km/h的高速铁路在内的全部线路，1级轨检仪只用于提速改造线路和普通铁路线路。

以目前通过0级计量的GJY-T-EBJ-3型0级轨检仪为例，其除可检测常规的轨距、轨变、水平(超高)、扭曲、10m高低、10m轨向以及20m正矢外，还可测量长波轨向，如70m中点弦高低、轨向，5m/30m、150m/300m高低、轨向等。其标称70m高低、轨向示值误差≯2mm。0级轨检仪的主要检测项目及其计量性能指标见表二。

由表二可知，0级轨检仪的功能、性能相对于目前广泛应用的1级轨检仪，已有了显著的提升，并且结合其所特有的轨枕定位功能，可非常有效地定位轨道病害。故，如单纯应用0级轨检仪进行线路评价，未免限制了其性能的发挥。为此，我们利用0级轨检仪处理有砟轨道的晃车病害，取得了不错的效果。

3 0级轨道检查仪的晃车病害整治

3.1 病害整治的基本流程

客运专线的整道应坚持严检慎修，利用各种检测手段对病害处所进行严格检查。根据检查情况，专业人员进行精确分析，确认诊断设备病害。根据分析结果，编制作业方案，确定作业方法，细化作业范围、作业流程和作业标准，实施精确化修理。作业后，立即进行现场静态回检，次日添乘确认车评估检修效果。具体作业流程：确定病害地点(或确定保养工作地点)→轨道动态检测波形图分析(确定病害项目、准确处所)→测量或现场静态核查→专业技术人员综合分析(查找原因，编制作业方案)→上报作业方案→通过审批→上报日天窗及作业计划→作业方案实施→作业质量回检→处理情况信息反馈[10,11]。

3.2 晃车病害的现场静态复核

经添乘，确认辖内某里程存在水加超限。采用0级轨检仪对疑似晃车处所进行静态复核。静态复核采用0级轨检仪特有的精测模式进行。测量前，对作业单元的轨枕连续编号，并将轨枕列表导入轨检仪。测量数据如图二所示。

3.3 晃车病害的综合分析

利用0级轨检仪的轨道几何状态检查数据分析处理系统HSRailwayCHK对静态复核数据进行综合分析，认为晃车由长波轨向不良引起，其中：K1110+640—K1111+300处轨向不良，K1111+035.47处70m长波最大峰值10.03mm,K1110+995.48处70m长波最小峰值-14.00mm。图三为某里程长短波轨向波形对比图。

3.4 晃车病害的整治方案

采用HSRailwayCHK系统进行图上作业，出具整道量。作业方案审批后，对该处长波轨向进行整治。作业采用2台拨道器按6孔间隔拨道，动道量利用弦线进行控制。作业后，现场采用0级轨检仪进行作业质量回检。方案及作业回检波形如图四所示。作业后的人工添乘显示，该里程晃车病害消除。

4 结束语

本文采用0级轨检仪的精测模式，处理轨道晃车病害。现场动道效果显示，采用0级轨检仪可以有效地检出。

(1)晃车病害的产生有着复杂的机理，从工务的角度看，其多与轨道的长波不平顺及多波连续不平顺相关;

(2)0级轨检仪除可检测轨道几何尺寸的常规项目外，还可对70m波长的长波不平顺以及多波连续不平顺进行检测，为晃车病害的诊断提供了有效的技术手段;

(3)0级轨检仪及其数据分析处理系统可辅助工务技术人员分析轨道状态、制订整道方案，为客运专线的状态修、天窗修提供了有力的技术保障;

(4)0级轨检仪的长波定义是基于中点弦测模型的，该定义与轨检车的长波定义有所不同，在进行现场认定时应予以区别。

参考文献

[1]叶一鸣,贡照华.机车晃车原因分析及其预防[J].铁道学报,2003,25(01):113-117.

[2]罗林.高速铁路轨道必须具有高平顺性[J].中国铁路,2000,(10):8-11.

[3]蔡成标,翟婉明.轨道几何不平顺安全限值的研究[J].铁道学报,1995,17(04):82-87.

[4]芦睿泉,练松良.轨道复合不平顺对提速列车运行影响的研究[J].铁道科学与工程学报,2005,2(05):17-22.

[5]辛涛,高亮,曲建军.提速线路轨道不平顺波长的动力仿真[J].北京交通大学学报(自然科学版),2010,34(06):21-25.

[6]中华人民共和国铁道部.TG/GW116-2013高速铁路有砟轨道线路维修规则(试行)[S].北京:中国铁道出版社,2013.

[7]马良民,顾建华.我国高速铁路基础设施综合维修管理模式探讨[J].铁道标准设计,2011,(07):18-21.

[8]李光林,张新奎,朱利民.提速200km/h线路长波长不平顺的养护维修技术[J].铁道建筑,2007,(04):101-102.

[9]中华人民共和国铁道部.TB3147-2012轨道检查仪[S].北京:中国铁道出版社,2012.

[10]南昌铁路局.NCGGW109-2012南昌铁路局高速铁路有砟轨道线路养修管理办法[S].南昌:南昌铁路局工务处,2012.

轨道车操作规程 篇2

1.出车前的准备

1.1司机必须岗前培训合格。“四证”齐全、有效，方可出乘.1.2由副司机清点、检查“通讯信号装置”、“安全防护用品”、主要工具、备品数量是否齐全、可靠；有关备品鉴定期有效。.发动机启动前的检查

2．1检查燃油箱、冷却水箱的油、水量是否符合规定值。2．2检查柴油机油底壳、车轴齿轮轴箱、液力变速箱、空气压缩机等部位的液面高度是否达标。2．3检查各皮带轮张紧度是否合适。

2.4检查各风包及油水分离器的集水和油污是否排净。2．5检查各部连接螺栓是否紧固。

2.6检查并确各操作手柄在“指定位置”。3 发动机的启动 3．1打开电源总开关。

3.2启动发动机时必须拧紧手制动。

3．3连续启动时间不得超过10s，每次启动间隔30s，连续三次仍无法启动应停机检查。3．4发动机中速运转3-5min检查： 3．4．1操纵端各仪表读数是否正常。

3．4．2总风包压力是否升到0.686MPa(7Kg/cm)。

23.5确认三项安全设备技术状态是否良好、可靠。3.6制动试验检查；

3.6.1动车前，经司机确认由副司机撤除止轮器。3．6.2在制动保压状态下，泄漏每分钟不得大于20kPa。检查制动器是否安全、可靠。

3.7检查车辆之间的连接是否可靠，货物装载是否符合标准。3.8确保各部件运转情况良好后，方可出乘作业。4 行驶注意事项

4．1严禁超长、超重、偏载。

4.2司机要密切注意地面信号变化，如与机车信号不一致时，必须以地面信号为准。

4.3必须执行“高声呼唤,手比眼看”的呼唤应答制度。4.4运行中本务机严禁关闭监控装置。当监控装置发生故障无法恢复时，司机应及时向车站和列车调度报告，并作好记录。

4.5必须按机车监控装置所规定的行驶速度驾驶.。4．6制动操作

4.6.1正常停车制动应分次减压,初次减压量为50kPa，最大量为140kPa。

4.6.2紧急情况停车,紧急制动同时切断发动机动力,并立即撒沙。开车前检查各部位,确认无异常方准再次启动。

4.7使用逆转机转换行驶方向必须在停车后进行。4.8通过车站、道口、道岔、曲线、桥梁、路、施工地段时应加强了望,适当减速并鸣笛（限鸣区域按相关规定执行）。

4.9下坡道操纵，严禁发动机熄火、空挡溜放。保证风压不低于500kPa。

4.10雨、雪、雾、霜及大风等恶劣条件下行驶时，要加强了望，及时鸣笛，必要时开灯行驶，随时做好停车准备。4.11中间站停车超过5分钟，副司机应下车检查走行装置、制动系统状态和轴箱温度，并观察各部有无漏油、漏水、漏风情况。

4.12在区间被迫停车不能继续运行时，应立即通知车站值班员,并作到: 4.12.1鸣示一长三短声的报警信号,并电告两端车站;4.12.2立即按规定设好防护,影响邻线行车时,应立即进行防护;4.12.3需要救援时，立即通知车站值班员，已求救援后，不得继续动车。

4.13中间站等会列车时,应在保压位停车,开车前缓解,并确认制动风压符合规定。

4.14需要站内停车过夜时，车上应设置双面红色灯光防护,并使用手制动,车上应有留守人员, 并通知调度。4.15停留超过20分钟在开车前，司机必须进行制动试验，列车管压应不低于500kPa。4.16新轨道车磨合运行

4.16.1最初1000km运行期间内,不能满负荷、长距离、高速度下运行,负荷应不超过额定值的70％。

4.16.2第一次更换发动机、变速速箱、换向箱、车轴齿轮箱、空压机润滑油、液力变速箱传动油，应将原油全部放掉并进行清洗，不得将不同牌号的油混合使用。

5.调车、转线、连挂车辆作业 5.1必须执行下列规定速度：

5.1.1空线上运行时，不得超过40Km/h； 5.1.2推进运行时，不得超过30Km/h；

5.1.3调车作业有乘坐人员或装载危险品超线货物的车辆时，不得超过30Km/h；

5.1.4接近被连挂车辆时，按规定限速，距被挂车2米前一度停车；

5.1.5在尽头线上调车时，应有10米的安全距离； 5.1.6遇特殊情况，必须接近于10m时，副司机须下车指挥，严格控制速度。

5.2由车站进入专用线时： 5.2.1应执行一度停车确认制.5.2.2信号不清不准动车； 5.2.3按规定限速 5.2.4需停车时，必须停在警冲标内方，并做好防溜、防撞； 5.3连挂推进时（要先试拉），速度不得超过30Km/h，严禁跨越区间推行。

5.4在封锁区间或“天窗”时间内应作到：

5.4.1指定人员用对讲机及手持信号位于车辆运行前端引导，以便及时停车；

5.4.2按规定速度运行；

5.5下列情况禁止学习司机驾驶轨道车：

运输易燃易爆等危险品、夜间行车、抢险运输、人员运输、站场转线、复线逆行、在封锁施工区间内运行。5.6电气化线上使用轨道车必须遵守下列规定： 5.6.1严禁攀登轨道车车棚顶；

5.6.2任何人员及其携带的物体与接触网设备的带电部分需保持2m以上距离；

5.6.3装卸钢轨、轨枕、长大工具及物料时，只许平移，严禁竖立；

5.6.4所有工具不得高抬；

5.6.5不得用竹竿等物做测量货物装卸高度等接近接触网的作业；

5.7出乘人员必须按“防火规定”，严格执行。6收车后作业

6．1停车前，应低速运转3-5分钟，使发动机各部均匀冷却。6．2将制动手柄放在制动位置，换向手柄置“0”位。车辆前后下好止轮器。

轨道检查车 篇3

关键词：电动轨道车,内燃轨道车,优缺点对比

引言

目前世界上城市轨道交通行业方兴未艾, 而国内的发展更是如火如荼。用作正线救援、厂内调车、运输的电动轨道车, 集成轨道检测、限界检测以及接触网检测等功能在国外部分地区已经得到了广泛的应用, 而国内城市轨道行业还处于发展的初期, 对地铁类工程车的需求量较少, 因此没有专门为城轨系统开发相应的产品, 而是采用既有的为工矿企业、码头等开发的小型内燃调车机车作为地铁工程维护车。

1 两种轨道车简介

内燃轨道车以卡特柴油机作为动力源, 然后通过弹性联轴节、万向轴、液力变速箱、车轴齿轮箱传到轮对, 从而驱动机车前进。车上的制动系统以JZ-7制动机为核心的空气制动, 此外还有液力制动。

电动轨道车则是受电弓从接触网受流或蓄电池作为电源, 然后电流经过高速断路器、牵引回路高压箱、线路电抗器、牵引逆变器, 牵引逆变器将直流电源逆变为可控三相交流电后向异步牵引电动机供电, 使电动机转动, 电机通过联轴节、齿轮箱驱动轮对旋转, 从而使得机车前进。制动系统以DK-1制动机为核心的电空制动, 同时可以利用电机实施再生制动+电阻制动。

2 牵引传动方式比较

内燃轨道车与电动轨道车的牵引方式从以下几点进行比较。

2.1 噪音

内燃轨道车在开动时, 柴油机会发出很大的噪音, 高达100分贝, 这严重影响工作人员和维护作业人员的身体健康, 在高架及地面的路段还会影响周围居民生活, 造成不良的社会影响。而电动轨道车采用电机牵引, 电能直接转化为机械能, 没有柴油机燃油点燃爆发的过程, 因此电机发出的声音与之相比几乎可以忽略, 避免了柴油机的噪音问题。

2.2 废气排放

燃油燃烧后会产生大量的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等有害气体, 再加上燃烧不充分而产生的烟雾等, 在地下隧道这种相对封闭的作业空间难以扩散排出, 不利于作业人员的身心健康, 对隧道内的机械设备造成损害, 同时严重的污染了城市的空气。而电动轨道车则接近零排放, 按其30年的使用寿命来计算, 每替代一台内燃轨道车将直接减少二氧化碳排放量近2100吨。在目前国家大力提倡节能减排, 计划到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40~45%这一目标已作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划的背景下, 用电动轨道车替代内燃轨道车, 不失为一个明智的选择。从应对导致全球温度日益上升的温室效应方面来说, 亦可作出贡献。

2.3 能源利用率

内燃机的能量利用率为35~45%, 再加上液力传动箱、万向轴等方面的耗损, 机车总效率低于33%, 而电机的能源利用率高达89%, 加上其传动方式为直接输出到车轴齿轮箱, 传动行程短, 损耗小, 机车总效率在85%以上。两者相比, 可知电动轨道车的能源利用率是内燃轨道车的2.58倍以上。如果考虑到中后期部件老化带来的影响, 这个倍率将更大。

3 制动系统比较

JMY420型轨道车的制动方式有两种:以JZ-7制动机为核心的空气制动和液力制动。电动轨道车的制动方式同样有两种:以DK-1制动机为核心的空气制动和再生制动+电阻制动。

3.1 JZ-7制动机与DK-1制动机

JZ-7型空气制动机是我国自行设计制造的, 在铁路内燃机车上广泛应用的制动机。它以压力空气为动力来源, 用压力空气的压力变化来操纵机车的缓解及制动。DK-1电空制动机以空气为动力来源, 用电来操纵制动装置的制动、缓解等作用。通过参考资料[2]中的具体性能对比可知, DK-1制动机与JZ-7制动机相比, 反应时间更迅速:充风快、停车快, 控制性能更灵活, 运用更方便。由于控制部分基本上都是电气控制, 因此无空气排放时的噪音, 结构上简单、便于掌握、便于检修, 改善了作业环境。

3.2 液力制动和再生制动+电阻制动

液力制动作为空气制动的一种补充, 是通过向与机车运转方向相反的变扭器充油, 使得传动油与使得机车的动能转变为传动油的热能, 再散发到空气中。这样, 在制动的过程中, 依然要消耗柴油机发出来的能量。再生制动则是将牵引电机的电动机工况转变为发电机工况, 将机车动能转化为电能, 电能通过转换电器和受电弓反馈给供电触网或者通过转换器后到车载蓄电池组, 将能量储存起来的制动方式。再生制动是一种绿色、环保的制动方式, 能够起到节约能源的作用。而电阻制动即是利用直流电机可逆的工作原理, 将牵引电动机转为发电机工况时发出的电能消耗于制动电阻, 利用电机产生的反转矩使机车减速的一种电制动形式。电阻制动仅仅消耗机车的动能, 而不需额外消耗其他能量, 再加上独立性强, 可以与接触网不发生联系, 易于调节、控制。作为辅助制动方式, 再生制动+电阻制动与液力制动相比, 有着相当大的优势。

4 控制系统比较

控制系统作为车辆的控制和通信系统, 主要完成通信管理、功能控制、故障诊断、事件记录等功能。电动轨道车为分布式列车电子控制系统, 采用不同功能的模块化设计, 如车辆控制模块、事件记录模块、数字量输入输出模块等。内燃轨道车采用的是PLC为中心, 外加继电器的控制系统。

4.1 系统可靠性

与内燃轨道车相比, 电动轨道车的模块化使车辆的电气设备间接口标准化, 模块间的通讯也是采用相关的标准通讯线, 而内燃轨道车则是采用常见的电线连接, 电动轨道车的电气接触更加优良, 加之电动轨道车比内燃轨道车的车身震动要小得多, 因此电动轨道车系统运行可靠性更高。此外电动轨道车控制模块、通信等采用冗余机制, 实现故障自动切换等功能, 进一步提高其可靠性。

4.2 智能化

电动轨道车电气化程度比内燃轨道车的要高得多, 其控制、数据采集及故障诊断功能丰富。模块化设计, 便于诊断系统快速、精准的检测出故障点, 易于维修。而内燃轨道车在出现故障时无法准确定位, 整个故障维修过程通常要耗时2小时以上, 在正线运行时尤为不利。

5 综合成本比较

5.1 运营成本

采购成本内燃轨道车约300万, 电动轨道车约700万。应用时在理想状态下, 内燃轨道车柴油机功率为313千瓦, 燃油消耗率208克/ (千瓦·时) , 目前柴油价格为7.51元/升, 也即8.94元/千克, 所以柴油机功率消耗价格为1.86元/ (千瓦·时) , 而深圳市110千伏级别的工业用电按高峰期用电价格算也仅0.9721元/ (千瓦·时) , 如果再考虑到整车的综合效率, 则差距更大。同时, 随着不断的开采, 石化能源将逐渐变得稀缺, 价格也必将更加昂贵, 而新能源开发效率的提升, 未来的电价将会相对平稳的多。

5.2 维护成本

内燃轨道车车上除了电气部分外, 还有柴油机、液力传动箱等, 在使用年限达到五年左右时, 柴油机等部件将会老化, 需要进行大修程维护, 若不及时进行维护, 将会给运营带来巨大风险, 因为柴油机等部件结构复杂, 目前公司尚无具备对进口柴油机进行大修程的维修保养的能力与条件。以竹子林车辆段的钢轨打磨车为例, 2011年上半年因为水泵老化磨损, 造成冷却水进入柴油机内部, 使得机车无法正常运营, 就是因为已经达到年限却因为条件及能力无法满足而没有及时进行维修而造成的, 后来只能委外维修, 价格高达30万元人民币。而电动轨道车基本上是电气部分的维修、更换, 维护的复杂程度要大大的降低。加上其多个重要部件均与电客车相同, 而深圳地铁在2014年已经具备了电客车各部件的大修维修能力, 因此可大幅度节省委外维修费用。根据参考资料[1]的分析, 电动轨道车全寿命周期的成本将比内燃轨道车的低700万以上。

6 结束语

作为国内第一辆的电动轨道车, 截至目前已经安全运营了2年多, 该车故障率相比内燃轨道车要低很多, 加上排放、噪音等优势, 日常中深得维护、运用部门的喜爱。而在深圳地铁7、9、11号线的设备采购中, 共计划采购6辆电动轨道车, 显示了其强大的生命力。相信电动轨道车将成为我国城市轨道交通行业的里程碑, 引领城市轨道行业发展新方向。

参考文献

[1]杨志华, 陈成, 毛如香.地铁工程维护车的新发展-电力蓄电池双能源工程车[J].电力机车与城轨车辆, 2010, 33 (4) .

[2]刘豫湘, 陆缙华, 潘传熙.DK-1型电空制动机与电力机车空气管路系统[M].中国铁道出版社.

ZG-1型轨道车总体设计 篇4

ZG-1型轨道车依据刚果民主共和国金萨沙到马塔迪铁路要求而设计,用于运输铁路养路工人及维修铁路用材料。2012年笔者参加了刚果首都金萨沙到其最大港口马塔迪铁路的考察工作,了解了铁路线路、线路设施及在用的机车、车辆、轨道车、调车机等运输设备。金萨沙到马塔迪铁路长365 km,该铁路年久失修,信号、通讯设施完全不能使用,机车、车辆、轨道车等设备大部分损坏,铁路运输基本中断。马塔迪港到金萨沙物流量很大,客运需求迫切,修复该铁路意义重大。

1 刚果铁路的基本数据

刚果铁路的基本数据如下:

2 轨道车的基本参数

轨道车的基本参数如下:

3 总体方案

3.1 传动方式

小功率轨道车一般采用机械传动方式或液力机械传动方式。机械传动方式的优点是成本低、传动效率高;缺点是自动化程度低,对司机技能要求高,司机劳动强度大。液力机械传动方式的优点是操作轻巧、简单,具备自动换档和电子故障检测功能,对司机操纵技能要求低,故障率低;缺点是成本高,传动效率较低。综合考虑刚果的工人技能水平、维修能力等实际状态,应以操纵简单、易学、可靠为原则,故选用了液力机械传动方式。

3.2 轴列式的确定

轨道车一般分四轴与两轴两种形式,从刚果铁路的乘员数量、装载重量、牵引重量、运行速度分析,采用两轴形式为好,因为两轴车具有最好的性价比。

3.3 轴距的确定

轴距关系着轨道车的曲线通过能力,综合刚果线路装载货物要求、司乘空间的要求以及动力传动系统等设备安装设计方面的要求,选择轴距为5 000 mm。通过验算校核,5 000 mm轴距能够顺利通过半径为200 m的曲线。

3.4 动力单元的确定

在牵引计算校核的基础上确定了该车的动力单元。采用美国CUMMINS公司生产的QSC15-300型电喷柴油机,日本新泻铁工所生产的TDCN-33-1002S型液力—机械变速箱。图1为轨道车牵引外特性曲线图,为载重3 t情况下的计算结果。

1-黏着牵引力曲线; 2-Ⅰ档牵引力曲线; 3-Ⅱ档牵引力曲线;4-Ⅲ档牵引力曲线;5-牵引60 t线路坡道12.5‰阻力曲线; 6-牵引30 t线路坡道12.5‰阻力曲线 ; 7-牵引60 t线路坡道0‰阻力曲线;8-牵引30 t线路坡道0‰阻力曲线; 9-牵引0 t线路坡道12.5‰阻力曲线; 10-牵引0 t线路坡道0‰阻力曲线

4 轨道车主要结构

轨道车主要由司机室、底架及走行部、动力传动系统、制动系统、电气系统、司机台等部分组成,如图2所示。

1-司机室;2-底架及走行部;3-动力传动系统;4-制动系统;5-电气系统;6-司机台;7-座椅

4.1 司机室

司机室车体采用全钢组焊结构。司机室前、后侧分别设有一个向内开的入口门,通向发动机室及载货平台。设有前、后、侧窗,均采用安全玻璃。

司机室内安装前、后司机台,采用双向操纵,操纵台布置在左侧。司机室内安装两个DC24 V电风扇、四组照明灯,并可按用户要求安装空调。司机室两侧设有工具柜,可做为乘员座椅使用。司机室顶部外面装有头灯、喇叭等。

4.2 底架及走行部

底架主梁用250工字钢和250槽钢焊接而成,底架两侧有供起吊用的吊销孔,两端装有排障器,入口门附近设上车梯子。轴箱采用拉杆式定位方式,一系弹簧悬挂。采用13B车钩及ST缓冲器,轮径为Φ840 mm。载货平台侧面及后面有高300 mm的端门,上车梯处有高900 mm的安全栏杆,同时可做为司乘人员上、下车的扶手。

4.3 动力传动系统

动力传动系统见图3,它由QSC15-300型电喷柴油机及柴油机辅助系统、TDCN-33-1002S型变速箱及变速箱散热系统、TY290型动力换向箱、TY03车轴齿轮箱、传动轴等组成。

1-柴油机;2-车轴齿轮箱;3-液力变速箱;4-动力换向箱;5-传动轴

发动机置于车前端司机室外面,发动机通过传动轴与变速箱连接,变速箱通过万向轴将动力传到动力换向箱,由动力换向箱两输出端到车轴齿轮箱,带动车轮转动,实现牵引动力的传递。CUMMINS QSC15-300柴油机是由美国康明斯公司制造的增压中冷机型,额定转速为2 100 r/min,功率为224 kW,最大扭矩为1 356 Nm。其具有可靠耐久、扭矩储备率高、低速扭矩大、冷启动性能优异、油耗和排放低、噪声小、结构紧凑、使用维修方便等显著优点。

变速箱为日本NICO公司生的TDCN-33-1002S动力换档变速箱,采用电液控制方式,额定输入功率260 kW,该变速箱专为铁路运用设计,具有拖行泵,传动效率高。

本车冷却系统包括发动机水冷系统、进气中冷系统、变速箱油冷却系统。油水散热器为一体式,油水散热器与中冷器并排在一起置于发动机前方。空气在风扇的驱动下通过油水散热器、中冷器使其中的介质冷却。

车轴齿轮箱为二级减速结构,高速端用伞齿,低速端用直齿,利于降低噪声。箱体为铸钢结构,采用强迫润滑方式,能够满足铁路恶劣工况要求。齿轮与车轴之间为过盈配合,采用热套工艺安装。

4.4 制动系统

制动系统包括基础制动、空气制动、手制动。基础制动装置采用双侧踏面闸瓦制动,每个轮对采用一个独立的制动单元,每个制动单元含两个闸调器,用于所在位置闸瓦调整间隙;前制动单元与手制动机相连实现驻车制动,手制动采用NSW型货车用手制动机;空气制动采用JZ-7型机车制动机系统。

4.5 电气系统

电气系统可分为直流电气系统和交流电气系统。ZG-I型轨道车直流电气系统的电源由发动机自带的28 V直流发电机与24 V蓄电池(2块)并联供电,采用负极接地方式,主要用于发动机启动和熄火、变速箱换向和换档,以及空气电控阀、液压电控阀、头灯、仪表、传感器等的供电。交流电气系统主要由柴油发电机组提供380 V交流电,也可通过电源插座由地面供电,电源插座可提供AC220 V或380 V电源,交流用电设备主要为空调及电动工具等供电。

5 结语

刚果用轨道车总体设计既需满足刚果铁路运输的要求,又要充分考虑刚果铁路的特殊人文、气候环境情况,确保各系统具有较高的工作可靠性及运行安全性,所以各系统尽量选配了高质量部件及国内同类车上运用的成熟部件,确保整车技术性能可靠、安全;同时,在一定范围内进行技术创新,充分体现本企业的技术特色与先进性,只有这样,才能不断地拓展国际市场。

参考文献

[1]胡用生,王福天.现代轨道车辆动力学[M].北京:中国铁道出版社,2009.

[2]鲍维千,孙永才.机车总体及转向架[M].北京:中国铁道出版社,2010.

中国南车进入全球轨道交通“三强” 篇5

SCIVerkehr的研究显示, 以中国南车为代表的中国轨道交通装备制造企业在过去5年增长迅速, 增长幅度达到108%, 而庞巴迪、阿尔斯通、西门子等国际轨道交通巨头增长幅度则只有17%。根据《2010年全球铁路市场调查报告》, 目前中国南车与阿尔斯通在销售规模上已经相差无几, 仅以微弱差距落后。

2009年中国南车海外签约额达到12.4亿美元, 同比增品出口欧盟、新加坡、澳大利亚等发达国家和地区。2010年1~7月, 中国南车海外签约额已经达到7.6亿美元, 与2009年相比又有大幅增长。其CSR品牌在世界轨道交通界的影响力日益彰显。

SCIVerkehr是国际权威的咨询顾问公司, 专门从事铁路、物流领域的战略咨询, 拥有广泛的国际专家网络, 业务范围遍及世界各地。SCIVerkehr公司每年出版多种机车车辆市场专题报告, 每周一次用15种语言向全世界发布公司市场分析报告, 其对机车车辆制造、销售和运营市场进行分析与评估, 广受世界铁路行业的重视与认同。

轨道车智能燃油计量监控系统设计 篇6

轨道车主要用于铁路相关设备的维护和施工, 动力系统采用柴油发动机, 燃油消耗占了整个轨道车运行的大部分成本, 目前针对轨道车燃油消耗量的实时检测和计量还没有成熟的智能监控系统, 主要通过肉眼观察方式获得耗油量, 无法获得轨道车的真实耗油量, 也不能对轨道车的燃油消耗量实时监控, 当运行中出现异常的燃油消耗时不能记录和报警。在已提出的电子计量方案中在发动机进油管和出油管都装一个流量计, 由于发动机出油中含有气体, 油气不好分离, 导致燃油计量不准确, 另外两个流量计的累积误差也较大。因此研发一套智能轨道车燃油计量监控系统显得十分必要, 主要用于轨道车燃油加油量、消耗量的计量及其记录查询管理, 为估算和分析轨道车的燃油使用成本及使用情况提供数据参考, 对轨道车发动机工作状态是否正常提供参考。

1 系统工作原理

1.1 系统组成

常规燃油计量一般在进油管和出油管同时加流量计, 通过计算差值获得耗油量。实际当中发动机出油管的出油含有大量气泡, 为油气混合体, 且发动机转速不同时其气泡的含量也不同, 导致出油管流量传感器计量不准确, 影响整个轨道车燃油消耗计算。由于流量传感器检测流量需要一定的流体压力, 目前还没有很好的方法在保证油压的情况下解决油气分离。为了解决发动机回油含有气体导致计量不准确的问题, 这里设计了副油箱, 副油箱向发动机供油并储存回油, 副油箱的体积相对轨道车油箱要小得多。发动机的回油管直接通到副油箱, 这样回油的气泡在副油箱自然消除, 而且省了一个流量传感器减小了累计误差。

系统主要由五部分组成, 即副油箱、油路系统、执行机构、检测部分和控制部分。

执行机构主要是小功率电磁泵, 电磁泵负责向副油箱输油。考虑到轨道车的正常行驶, 使用两个电磁油泵作为系统冗余, 当其中一个油泵出现问题的时候自动启动另一个油泵泵油从保证轨道车的用油, 另外考虑到更恶劣的情况, 设置了手动阀, 当整个控制系统出现问题的时候, 将计量系统可以从轨道车油路系统中切除, 将轨道车油箱与副油箱直连, 从而保证轨道车的正常运行。

检测部分包括流量传感器、液位传感器等信号的检测, 控制部分主要由微处理器组成的控制系统及一些外围电路构成。

1.2 工作原理

系统起动后通过液位传感器实时检测附油箱中的油面高度, 来判断附油箱中的余油, 当副油箱油面高度低于设定的液位下限时启动电磁泵向副油箱泵油, 当油面高度达到设定的液位上限时停止泵油, 从而保障发动机的正常供油, 通过加在电磁泵和副油箱间的流量传感器计量从轨道车油箱的抽油量, 计算轨道车总耗油量。通过副油箱油位的变化、抽油量和轨道车的行车时间可计算每小时的耗油量或某一时段的耗油量, 瞬时油耗仅在电磁油泵不工作的时候计算。

2 硬件电路设计

2.1 系统硬件总体设计

系统硬件主要包括电源管理电路、ARM控制器核心电路、电磁泵驱动电路、LCD显示电路、信号调理电路、数据存储电路、实时时钟和报警指示电路等, 如图2所示。微控制器电路是整个系统的核心, 负责整个监控系统的运行控制和调度。

2.2 控制器选型

控制器是整个监控系统的核心, 决定了整个系统的性能, 目前微控制器的发展已经从8位机到和16位机逐步发展为32位机, 且价格越来越低, 根据本系统的特点和要求, 选择意法半导体的STM32F103RCT6作为主控制器, 基于CortexM3内核, 内部外设资源及其丰富, 抗干扰能力强, 具有灵活的电源管理机制, 所有外设在不需要时都可以将其时钟停掉, 降低了功耗, 其工作频率最高可达72MHz, 且内部包含2个独立的12位ADC, 转换精度满足本系统使用, 且价格低廉。

2.3 电源管理电路

系统中需要的电压等级较多, 电磁泵工作电压为24V, 功率较大, 工作瞬间电流大, 流量计和液位传感器的工作电压也为24V, 工作电流相对较小, 运放工作电压为5V, 单片机及LCD驱动器采用3.3V供电, 且高压大电流和低压小电流系统并存, 因此电源管理模块设计的好坏直接影响到整个系统工作的可靠性, 显得十分关键。电源采用轨道车蓄电池供电, 电磁泵电源选用金升阳公司的40w的24v输出DC/DC模块VRB2424D-40W, 流量传感器和液位传感器24V, 电源采选用金升阳公司10w的DC/DC模块VRB2424D-10WR2, 控制器及其运放等电源采用5V DC/DC模块PWB2403ZP3WR2, 5V电源经过LM1117提供3.3V电源给ARM及其外设使用。三组电源之间相互隔离, 确保系统的正常工作。

2.4 流量和液位信号采集与处理

传感器按输出信号的性质主要分为:电压型传感器和电流型传感器, 在需要远距离传输和容易受到干扰的场合, 电压型传感器存在线路损耗和易受干扰的缺点, 本项目中流量传感器和液位传感器安装在副油箱上, 而主控制器放置在轨道车驾驶室, 传感器距离主控制器距离较远, 并且信号传输过程中容易受到干扰, 因此两种传感器均选择抗干扰能力强的电流型传感器。

流量传感器是整个系统计量精度的保证, 它的性能对整个计量系统有极大的影响, 根据轨道车发动机进油管的管径、计量精度要求、工作可靠性、电磁泵的平均流量、性价比以及供电方式等多方面因素, 选用天津讯尔仪表的LWGY-4A型流量传感器, 工作电源为+24VDC±15%, 精度等级0.5%, 输出信号为4m A~20m A电流信号。

液位传感器类型众多, 主要有差压式液位检测、激光式液位检测、超声波式液位检测等, 考虑本系统的应用场合和液体性质, 选用MC20A小巧型压力变送器, 在结构上采用了防水导线与不锈钢外壳密封连接, 通气管在电缆内与外界相通, 内部结构有防结露设计;带有激光调阻温度补偿;抗振动、抗冲击、防射频电磁干扰;过载及抗干扰能力强, 经济实用稳定。工作电源为+24VDC±15%, 精度等级0.25%, 输出信号为标准的4m A~20m A电流信号。

流量传感器和液位传感器输出信号均为标准的4m A~20m A电流信号, 由于采用ARM内的部ADC进行模数转化, 而ARM内部ADC的模拟输入要求0~3V的电压信号, 需要对传感器输出电流信号进行调理, 通过调理电路将电流转换为0~3V电压信号, 送ARM内的ADC进行模数转化, 信号调理电路如图4所示。4m A~20m A电流信号通过取样电阻, 转换为0.6V~3V的电压信号, 当输入为4m A时输出并不为零, 因此采用5V电源经过R3和可调电阻R4分压后抵消4m A在取样电阻上的压降, R5, R6和R7可调整信号放大倍数。

2.5 电磁油泵及驱动电路

电磁泵的选型主要考虑到以下因素:电磁泵流量应该在流量计可计量范围内, 并且能短时间内向副油箱泵入所需体积的燃油;考虑到系统安装的方便性, 电磁泵的体积应尽量小巧。实际使用后, 上海广垠交通电器实业有限公司的MEPH型电磁油泵, 具有体积小, 价格低, 工作时噪声低, 流量合适等优点, 工作电压24V, 功率为25W, 流量>120L/h, 所以比较适合本系统。

2.6 存储器和液晶屏

系统需要频繁的存储燃油消耗的实时数据, 包括本日、本月、本年的用油量, 且掉电需要保持数据, 考虑到EEPROM和FLASH等芯片擦除次数有限, 选择能无限次擦除且能掉电保持数据的铁电存储器, FM24V10为1M位的铁电储存器, 能满足实际需要。为了便于操作提高人机交互能力和显示效果, 显示屏选择川航电子的带触摸屏的CH240128系列的点阵绘图型液晶屏, 内建中文简体字库, 采用并口通信。

3 软件设计

软件设计是本系统运行可靠性的一个关键, 考虑到易读性和可移植性, 采用c语言模块化程序设计, 主要包括主程序, 系统初始化程序、燃油计量处理子程序, 触摸屏子程序、液晶屏显示子程序, 数据查询子程序、菜单处理子程序等。

主程序负责整个系统各程序模块的调用, 保证各种功能的实现, 首先进行初始化设置, 主要完成变量初始化、端口配置初始化、定时器初始化、ADC初始化、中断初始化、液晶屏初始化等。接着判断触摸屏有无有效点击, 如有菜单按下则执行菜单相关程序, 执行完毕后, 读取液位信息和电磁泵状态, 根据两者的状态逻辑执行相关操作, 系统定时计算加油量和油耗信息并进行存储, 流程图如图5所示。

4 现场测试结果与分析

将样机装在轨道车上, 经过长时间的实际使用测试, 表1给出了测试情况。

从实验结果可知, 燃油计量精度相对误差小于1%, 基本满足燃油计量要求。误差的引起主要与流量计的精度有关, 另外当轨道车运行时, 车身的振动也会导致流量计计量不准确, 虽然采用软件进行滤波算法处理, 但误差依然不能避免。

5 结论

轨道车的燃油消耗占了整个运行的大部分成本, 针对轨道车燃油消耗计量技术存在的问题, 提出采用副油箱的方案, 设计了基于ARM的智能燃油计量控制系统, 采用意法半导体的ARM系列的STM32F103RCT6作为主控制器, 通过电磁泵和流量计相配合来计量加油量, 通过实时检测液位变化计算油耗和瞬时油耗, 将加油数据和油耗数据定时存储在铁电存储器, 通过大屏幕触摸屏进行相关数据查询和参数设置;目前已经安装在轨道车上试用, 经过长时间测试, 实践证明, 该方案设计合理, 性能稳定, 计量精确度较高, 操作方便, 满足了轨道车燃油计量的要求, 达到了预期设计目的。

参考文献

[1]史伟.轨道车电子燃油监控装置的研制[D].西南交通大学, 2012.

[2]韩峰.内燃机车油耗计量装置的研究及应用[J].内燃机车, 2011 (5) , 43-45.

[3]刘军.例说stm32[M].北京航空航天大学出版社, 2011.

齿轨车轨道系统研究及故障分析 篇7

目前煤矿大多都向现代化大采高矿井靠拢, 在矿井建设或改造过程中, 由于井下坡度过大, 运送设备较大, 一般运输车辆满足不了矿井需求, 齿轨式卡轨车是一个不错的选择。齿轨式卡轨车是中国煤矿新一代辅助运输设备, 它适用的场地比传统运输机车广, 在低速、重载、大牵引力、爬坡角度大或常在变坡段上运行的条件下, 均可运行, 可运行爬坡角度最大可达30°[1]。

齿轨车对于超重设备 (如重达48 t的液压支架) 的运输, 尤其在大倾角、长距离的工况条件下, 具备其独特的优势:齿轮齿条的驱动方式以及卡轨装置的设计, 能够实现更大坡度的运输, 有效避免溜车、侧翻等安全隐患。特殊设计的轨道和道岔, 同样能够实现由车场至工作面的不转载运输, 有效缩短了重载设备搬面的工作时间, 最大程度地保证了运输的安全性。轨道设计中充分考虑了与普通矿车的兼容性, 使得普通矿车能够在齿轨轨道上通行。齿轨式卡轨车轨道系统和传统轨道不同, 使用异型轨组焊而成。

1 齿轨车轨道系统

齿轨轨道系统, 提供600 mm和900 mm两种轨距规格的机车及配套轨道系统。齿轨卡轨机车的轨道系统, 是采用具有低温抗冲击性及焊接结合力高的特种钢材所制造。根据不同运输区间的底板条件, 轨道单元被设计成不同长度和弯曲度的规格。轨道单元中各个部件按照设计精度要求预焊接而成, 充分保证与机车的配合精度、耐用性及可重复使用性。

齿轨车轨道系统由四部分组成:直轨部分、弯轨部分、调节轨部分及道岔部分。高质量的轨道系统是齿轨卡轨车系统正常运行的保证。同时, 根据地质条件和载重工况, 配置不同长度的轨道单元, 合理分配载荷, 并可实施垂直方向±4°范围内的调节, 充分适应井下巷道底板的起伏。

1.1 轨道

齿轨车所用轨道和普通轨道不同, 是采用具有低温抗冲击性及焊接结合力高的特种钢材所制造, 一般为SMJ型和SMT型异型轨, 如图1所示。这种轨道底部顶部内侧设计为普通轨道的结构尺寸形式, 顶部外侧设计成为槽钢轨的结构形式, 轨道顶面加宽, 腰部加厚, 顶部外侧加长, 便于车轮行走及防止卡轨轮跑脱, 还可与普通轨完美对接。这种轨道材质含锰量要高于普通轨道, 表面耐磨, 具有很强的抗锈蚀能力。实验证明其生产率达20%, 明显高于普通轨, 且在-20℃时不会出现脆裂现象, 具有较好的低温特性。异型轨的残余应力也较普通轨小得多, 抗冲击能力强, 焊接性能好[2]。

1.2 直轨调节轨弯轨

直轨、调节轨和弯轨均采用异型轨、槽钢及钢板焊接而成。直轨根据设计方案, 长度为1 000 mm~5 000 mm, 采用法兰连接, 一般分布在地面比较平整的地方, 如图2所示。调节轨长度一般在1 000 mm~3 000 mm, 采用搭扣板连接, 一般分布在有坡度的地面, 如图3所示。弯轨在制造之前将异型轨压弯, 然后经过焊接而成, 采用法兰连接。根据工作条件分为2.5°、5°、7.5°弯轨, 各种弯轨配合可实现5°以上的转弯, 如图4所示。

1.3 道岔

齿轨车轨道系统中, 道岔也是不可或缺的一部分, 从结构上可分为三种:单开道岔、渡线道岔和旋转道岔 (见图5) 。从动力方式上也可分为三种:人力、液压和气压, 由于现在都是现代化矿井, 使用人力推动的也在逐渐减少。由于普通道岔结构简单, 常出现摆不到位的现象, 车辆通过时容易掉道出现伤人事故, 为防止齿轨车出现上述问题, 道岔均采用分体联动形式, 确保动作一致。另外, 采用气动或者液压为动力源, 可在道岔极限位置安装探头, 实现轨道移动、旋转精确, 还可实现远程控制, 这样就大大提高齿轨机车通过道岔的安全性[3]。

2 道岔故障分析及解决方案

道岔在动力方面基本上都选择液压或者气压, 二者各有利弊。液压动力时道岔运行良好, 动作速度均匀, 速率高, 出现的问题较少。但受井下条件和经济方面的制约, 有的位置还没有电, 无法使用泵站, 但是在使用泵站的同时还要考虑到一付道岔需要配一套泵站, 这样下来, 一口井需要配备20个左右的泵站, 就产生了大笔费用。采用气压动力既经济又方便, 无需购买泵站, 也不用那么多液压管路, 直接将井下风管接到气压控制柜上即可, 但是气压动力时最容易出现卡滞现象, 下面对其深入剖析。

2.1 气压动力卡滞故障分析

道岔在滑移和旋转时会有卡滞现象。原因主要有以下几种:

a) 道岔固定部分与移动部分钢轨接头处缝隙1 mm, 如图6所示, 由于缝隙过小, 安装难度较大, 容易造成变轨时钢轨互相干涉摩擦, 从而造成道岔卡滞;

b) 气压驱动作为驱动方式有诸多不合理之处, 气体本身具有可压缩性, 气缸内气体在推动活塞做功过程中会被压缩, 同时气缸内气体温度会升高, 而当变轨完成需要复位时要将气缸内的压缩气体释放出去, 这个过程中压缩气体体积膨胀, 温度迅速降低, 而井下风管内气体潮湿, 充到气缸内的气体内包含大量水蒸气, 在温度迅速降低的过程中便会在气缸内壁上凝结成小水珠。道岔使用一段时间后, 气缸内的积水便会使气缸无法运行到达指定位置, 影响道岔系统的正常使用。气压作为驱动力动力值偏小, 道岔安装不合理或生锈会使摩擦力增大, 造成道岔卡滞。气缸在推动动作部分过程中会有气体压缩过程, 因此道岔变轨速率不均匀, 是一个由慢及快的过程, 气体压缩会浪费部分时间, 造成道岔变轨缓慢, 同时增加安全隐患;

c) 由于卡滞现象频繁, 技术工人维护不到位也是诱发卡滞现象恶化的原因之一;

d) 设备驱动力不足。 (a) 气体压缩比较大, 外界阻力略有增加就会引起运动的滞后, 或略有解除就会向前冲击; (b) 可提供的最大压力也有限, 这时气体作为压力传递的介质就决定了无法承受较大的动力负载。

2.2 解决方案的验证

下面对卡滞疑似因素原因进行分析以及整改措施的验证, 见表1, 对疑似因素的拟改措施及可行按照序号对应。

3 结语

目前, 齿轨车轨道系统已在很多井下投入使用, 如:晋煤集团成庄矿、潞安集团司马矿等已经实现了大载荷、大坡度的运输, 并且运输可靠, 安全隐患低, 安全有保证, 可与普通轨道完美对接实现连续运输, 提高运输系统的灵活性, 彻底改变传统运输方式, 达到了运输高效率更安全的效果, 极大地提高了中国井下辅助运输的技术水平, 对煤矿安全生产、煤矿标准化建设起到了推动作用。

参考文献

[1]高建荣.CK-66齿轨车轨道系统的设计与应用[J].煤矿机械, 2003 (05) :71-72.

[2]陈峰.SMJ160型异型轨卡轨车轨道系统的优化与应用[J].技术与市场, 2012, 19 (3) :5-7.

轨道检查车 篇8

1 系统功能分析及总体思路设计

为了使轨道车运行控制设备的安全性更高、可操纵性更强, 对轨道车乘务员的操纵情况进行了大量调研、分析得出系统应具有监控功能、轨道电路信息接收功能、警醒功能、数据记录功能、地面分析功能、语音记录功能、人机交互功能及故障报警功能。

列车运行监控记录装置已在铁路机车上运用超过10年, 被全路公认为“安全保护神”。在研究轨道车运行控制设备时, 应当借鉴列车运行监控记录装置的经验和技术。对系统功能分析后, 通过对3代监控装置的性能、技术等方面综合分析, 以LKJ-2000型设备作为基础, 分析轨道车作业的特殊性, 开发适合轨道车使用的监控记录装置。

2 系统硬件设计

系统主要由采集设备与主机两部分构成。采集设备负责信号的采集并发送至主机。主机收到信息后, 对信息加以分析, 完成计算、显示、记录、报警等功能。主机内置机车信号插件, 能够可靠地自动接收目前国内所有轨道电路制式的信息。同时, 在列车管上安装一个放风阀, 当系统需要制动时开启放风阀使列车管排风, 车辆产生制动, 从而实现自动停车功能。为了在列车管排风时防止风源继续给列车管充风, 在列车管的充风管路上串入一个保压阀, 由主控模块控制, 在放风的同时截至充风, 对风源进行保压。

GYK轨道车运行控制系统由主机、显示器、信号机、机感器、速度传感器、压力传感器、电磁阀 (紧急制动阀、常用电磁阀、保压阀) 、警惕装置、熄火装置、轴温监测装置 (可选装) 等构成。

3 系统软件设计

硬件电路设计好后, 系统具体的功能和监控过程就要依靠软件来实现。系统能正常地工作, 除了合理的硬件设计外, 更需要功能完善的软件。

为了使系统组织灵活、配置方便, 系统采用了分布式的结构。分布式的系统结构要有一种分布式的总线作为底层依托, 本系统采用双路CAN串行总线使系统对其它模块进行更可靠的控制并管理。

软件采用模块化设计, 主要由如下六大功能模块组成。各模块间关系框图见图1。

(1) 显示刷新模块:实时显示信号、速度、管压及限速曲线等。

(2) 数据处理模块:与信号采集设备相互通信, 完成CAN数据的处理。

(3) 键盘输入模块:处理操作人员的按键信息。

(4) 语音处理模块:将提示和报警声音转换成命令, 发送至语音芯片。

(5) 文件管理模块:完成文件的建立与生成。

(6) 文件转储模块:通过键盘操作调用此模块, 将文件转储至专用U盘内。

4 结语

系统采用车载主机预先存储地面线路数据的控制方式。在运行过程中, 首先确定轨道车实时位置, 同时根据实时位置与信号状态调用并计算前方运行数据, 主控模块接收到运行数据后, 再根据当前的运行数据计算并绘制限速曲线。在模拟量采集模块将列车实时速度发送给主控模块后, 主控模块将实时速度与限速作一番比较, 根据不同的比较结果, 输出相应的动作命令, 如紧急、常用、卸载、报警等, 并由数字入出插件执行相应动作, 从而达到防止超速及冒进信号的发生, 实现了主要功能, 达到了预期的目标。

参考文献

[1]铁道部.轨道车管理规则[M].北京:铁道出版社, 2007.

[2]孔庆春.轨道车运用安全知识读本[M].北京:铁道出版社, 2008.