双供制式微控列车制动机试验系统设计与实现

袁立福，赵金辉

（北京铁路局 丰台车辆段，北京100070）

列车制动故障是目前干扰铁路运输秩序的惯性故障之一，随着货物列车提速与重载的全面实施，列车制动故障越来越引起铁路运营部门的关注。

目前列检试风设备主要有传统的机械定压方式和微控压力调节两种作业方式，随着现场试风作业要求和安全指数要求的提高，当前列检试风设备已经无法适应现场试风作业的要求：不能进行500／600kPa之间转换；不能以尾部风压作为试风判定标准。

1 现状分析

目前列检试风设备主要有以下两种作业方式：一是传统的机械定压方式。利用传统的ET-6型手动制动机进行试风作业。二是微控压力调节的方式。利用传感器技术，根据控制信号及压力反馈值进行压力调节。按照铁道部《运规》、北京铁路局《行规》的规定和2010年北京铁路局一号文件关于“严格行车设备质量控制，不断提高安全保障能力”的要求，以及现行的《北京铁路局行车组织规则》有关规定，现场试风作业压力需要在500／600kPa之间转换。

当前列检试风设备已经无法适应现场试风作业的要求，暴露的问题主要有以下几个方面。

（1）设备本身无法实现试风压力500／600kPa之间的自动平滑转换

多采用机车试风的方式来满足现场不同试风压力的作业需求，不但影响检车质量，而且不利于工作效率的提高。

（2）没有与尾部风压监测装置形成闭环控制

目前试风作业应该以尾部风压为准，但现有试风设备没有与尾部风压监测装置的通讯接口，能够向作业人员反馈的只是列车首部风压，直接影响试风合格率。

（3）人员劳动强度大

所有操作都必须由专人与设备的直接接触来完成，不但增加了作业人员的劳动强度，而且延长了技检作业时间。

（4）设备精度低

手动大闸的压力调节完全以目测为准，没有任何辅助电子器件，误差无法得到有效弥补；对于电控大闸，必须要通过时间因素来严格限制单次增、减压力值，但是时间和压力并非线性成比例，风源压力、制作工艺、设备老化等因素对单位时间减压量的影响严重制约了设备的准确性。

（5）无作业信息记录

不利于设备的检修维护及后期作业信息的查询。

2 系统组成及功能

双供制式执行器是列检试风作业的主要执行设备，安装在现场每两个作业股道之间，同时具备遥控和手控两种控制方式，并且这两种控制方式可由执行器手控面板进行手动切换，保证在无线通讯故障或其他紧急情况时试风作业的正常进行（图1）。

2.1 系统组成

本系统主要由双供制式微控试验器（执行器）、执行器通信控制器、首部通基站、中心通信基站（含首部中心站和尾部中心站）、尾部通信基站、无线风压监测仪、手持操作器、数据处理中心主机等设备组成。

图1 执行器系统组成

2.2 系统功能

系统采用执行器首部调压供风、尾部采集回传、中心控制的闭环工作模式。支持试风压力在500kPa和600kPa之间的自由切换，按《运规》要求完成列检作业全部试验的试风过程，适用于铁路车辆段对客、货列车制动系统的性能进行试验。

系统具有手持操作器模式、中心全自动模式、中心手动模式、执行器操作模式等多种模式互为备用，具有设备自检及报警、列车首尾风压曲线实时显示、试验结果自动分析、数据保存、查询、打印试风报告等功能。

2.3 系统工作原理

在试验启动后主控软件（数据处理中心软件或手持操作器）根据列尾风压识别试验项目并判定试验结果，结合试验结果形成后续控压命令，执行器接收控压命令调整风压，主控软件采集风压进行下一步判断。在试验进行完毕（完成设定的全部待作项目）后提示完成，一定延时后自动保存。

2.4 双供制试风执行器工作原理

现场双供制式执行器使用进口电子比例调压阀，采用PID智能控制理论实现了对压力的实时、无级、自动调节，输出风压通过压力传感器负反馈给控制信号，输出压力控制精度高，输出风压误差＜0.5%FS（执行器输出风压控制原理如图2所示）。

执行器调节调压阀使输出风压线性可控，以合理的方法和速率实现试风压力在500／600kPa之间的平滑转换，满足现场对500kPa或600kPa不同试风压力的要求。与此相同，线性可控的输出压力可完全模拟机车的充风 、减压等操作。

图2 执行器输出风压控制原理

3 技术特点

3.1 试风压力500／600kPa自动平滑转换

采用进口比例调压阀对空气压力、流速的可控性实现试风压力500／600kPa之间的自动平滑转换。

3.2 试风闭环控制

系统由执行器对列车队供风，从尾部采集风压，以尾部风压为标准进行试验判定，并形成下一步调压命令，发送给执行器进行调压，形成“供—采—调—供”闭环。

3.3 全过程实时监视

本系统可实时监视试验数据及试验结果，对于不合格试验进行声音报警，并在列表上高亮显示，同时，可以查看详细的试风曲线及数据，还可对列车制动机的试验合格率进行统计，并打印输出统计报表、试验报告。

3.4 灵活方便的应用模式

系统充分结合现场实际，为用户提供多种应用模式：手持操作器模式、中心全自动模式、中心手动模式、执行器手动模式。系统可根据不同模式及不同现场要求灵活组网，具有很强的操作适应性。执行器采用模块化设计，拆卸简单、维修方便。

3.5 智能判断能力

系统融入了人工智能设计，可通过风压变化自动识别试验项目，给出试验结果。不但简化了试验操作，还可以在最短的时间内对减压、保压完成等事件做出反应，节省试验时间，系统还可以对不合格原因进行分析。

3.6 现场广泛采用无线通信模式

系统广泛采用无线通信手段，安装简单，应用方便，容易维护。

4 实现情况

自2010年8月初，丰台车辆段丰西五场安装DDK-K型双供制式微控列车试验系统1套，该系统支持500kPa和600kPa试风压力的自动切换，可按要求完成全部试风过程，在运行期间满足《运规》要求，并在今后为本段运用车间列检作业场陆续安装。总结该系统表现的突出效果主要有以下几个方面：

（1）该系统采用首部执行器调压供风、尾部风压监测仪采集压力回传、中心主机分析控制，手执操作器遥控发送命令的方式形成闭环控制，充风速度快，减压精度高，性能稳定可靠，并有效减轻了作业人员的劳动强度。

（2）采用先进的计算机程序控制技术、无线通信技术，使设备实现自动化联控，试风过程中车辆制动试验监测装置与微控大闸设备之间通过联控实现了最佳试风过程控制，使合格率可达到98%以上。

（3）缩短了列检制动试验的时间，由于采用了微控大闸和车辆制动试验。监测装置的自动化联控通过手持操作器即可方便完成所有的试验项目，试验结果可即时报送给列检人员，因而大幅度缩短了制动试验的时间。

（4）试风作业记录信息具备可追溯性，记录整个闭环控制系统的试验过程和试验数据，便于试风作业信息的查询、打印和对比分析，为判定事故提供可靠的可追溯性依据。同时可以统一、规范列检人员标准作业。

双供制式微控列车试验系统的应用解决了微控大闸列首风压与无线风压监测仪列尾风压之间的压差，本系统实现了铁路新的列车制动试验最新标准和技术要求，可在列检推广应用，实现对现有设备的更新改造、升级换代，提升列检作业技术手段，实现列检作业标准化、智能化、信息化、自动化的要求。

5 结束语

双供制式微控列车试验系统的应用，解决了电控大闸列首风压与无线风压监测仪列尾风压之间的压差，实现对现有设备的升级换代、更新改造，提升设备技术性能，实现了铁路新的列车制动试验最新标准和技术要求，满足当前现场试风作业的需求，强化了列检透明化作业管理的科技手段，避免因列车制动试验不精确而发生事故，造成经济损失和人员伤亡，对实现铁路运输“安全、畅通、快捷”起到了积极推进作用。

［1］赵长波，陈 雷.铁路货物列车制动机自动试验研究［J］.铁道车辆，2010，（11）：8-12.

［2］迟胜超.列检所列车制动机试验质量现状及建议［J］.铁道技术监督，2008，（8）：4-5.

［3］中华人民共和国铁道部.铁道货车运用维修规程［S］.2010.

［4］北京铁路局.行车组织规则［S］.2007.