120閥試驗臺的技術改進

姚小沛,邵 軍,陶 強

(中國鐵道科學研究院 機車車輛研究所,北京100081)

2000年鐵道科學研究院機車車輛研究所研制的120閥試驗臺和相應的配套試驗方法通過了鐵道部組織的部級鑒定,隨后在部分車輛段和120閥生產廠開始了推廣使用。該試驗臺可以模擬120閥的各種工作狀態,并對其進行全面、系統的檢測,為120閥制造和檢修質量的提高提供了技術保障。但是在120閥試驗臺和配套試驗方法的推廣和現場使用過程中仍然反映出了一些急待解決的問題,比如試驗時間較長、部分試驗項目檢測不準確和在自動試驗過程中可以人為干涉試驗結果等。另外,隨著120-1閥的技術圖紙轉讓和推廣,現場也要求該試驗臺能夠對120-1閥進行性能測試。針對以上問題,對試驗臺進行了技術改進。

1 對硬件結構的技術改進

在長期的現場運用中發現,現在的120閥試驗臺在自動試驗過程中,可以人為干涉某些試驗,從而影響試驗結果的準確性。比如在主閥漏泄等試驗過程中,通過人為控制流量計上的“撥鈕”或試驗臺上的“手動/自動轉換按鈕”就可能影響到計算機所測得的試驗結果,導致計算機的誤判。針對以上問題,經過仔細的分析、試驗,通過在試驗臺上增加部分電路及4個繼電器,并對試驗程序的控制邏輯進行適當改進可以解決該問題,增加的電路部分如圖1所示。上述改進實現了對試驗臺上的“手動/自動轉換開關”和流量計的“左撥鈕”的自動控制。可以使試驗臺在進行自動試驗過程中自動地使試驗臺的“手動/自動轉換開關”鎖定在自動位,使流量計鎖定在“閥控”位或“關閉”位。從而消除了試驗臺操作人員對試驗結果進行人為干涉的可能。

圖1 新增電路結構示意圖

另外,為了實現在120試驗臺上對120-1閥進行試驗,并擴展試驗臺功能,對試驗臺的部分氣路進行了調整優化,并增加了新的氣路。比如把原試驗臺測漏部分的22和25號兩個電磁閥合并為22號電磁閥,多出的一個電磁閥用來控制由列車管向加速緩解風缸的快充氣路,電磁閥代號為12,并對原E孔的孔徑進行了調整。通過以上改進,使試驗臺的氣路布置更加合理,在安裝了新的120-1閥的試驗程序后可以對120-1閥進行試驗。圖2是技術改進之前的120閥試驗臺作用原理圖,圖3是技術改進之后的120閥試驗臺作用原理圖。

圖2 原120閥試驗臺作用原理圖

圖3 改進后的120閥試驗臺作用原理圖

2 對軟件部分的技術改進

原有的120閥在120試驗臺上的配套試驗方法基本可以對120閥進行全面、系統的檢測,但在現場使用過程中仍然反映出部分試驗項目檢測不夠準確、試驗用時較長等情況。我們通過對原有120閥的試驗方法的仔細分析以及反復的試驗驗證,對軟件部分進行了改進。

2.1 120主閥和緊急閥的試驗方法改進

由于原120閥試驗臺試驗方法的原因,導致試驗程序無法對某些試驗項目做出準確檢測,從而將某些本來“合格”的項目判定為“不合格”。比如原試驗方法在進行“加速緩解閥”試驗時,試驗方法是“開B,當主閥緩解時判斷列車管壓力躍升,應不小于10 kPa。”由于開B以后,列車管緩慢充氣,列車管壓力本來就緩慢上升,因此在主閥緩解時,原試驗程序往往判斷不出這個壓力上升是由于開B引起的還是由于加速緩解作用引起的,容易造成誤判。新的試驗方法對這一項進行了修改,改為“開18(即排副風缸),當主閥緩解時判斷列車管壓力躍升,應不小于10 kPa。”開 18主閥緩解后,此時列車管的壓力躍升完全是由于加速緩解作用引起的,從而使檢測更加準確、可靠。

120閥某些試驗項目的試驗結果容易受試驗臺定壓的影響,定壓不同所得的試驗結果不同,原120閥試驗方法對此沒有進行認真的考慮。我們通過對各試驗項目的仔細分析,對容易受試驗臺定壓影響的試驗項目的試驗方法進行了重新設計,基本消除了試驗臺定壓對試驗結果的影響,使試驗結果具有很好的一致性。表1列出了同一緊急閥在同一試驗臺上列車管不同壓力時的“緊急靈敏度試驗”結果比較。從表1可以證實,隨著開始試驗時的列車管壓力上升,列車管排風時間由1.22 s延長到1.33 s,延長了9%;緊急室排風時間由14.67 s延長到15.43 s,延長了5%。而在同一試驗壓力下,試驗結果幾乎相同。由此可見,對試驗方法進行上述改進是可行的。

表1 試驗結果比較

通過對試驗方法進行上述改進,消除了由于試驗方法本身的設計問題而產生的對試驗結果誤判的可能性,進而提高了測試的準確性。

2.2 120試驗臺的機能試驗方法改進

原120試驗臺機能試驗方法對試驗臺的定壓要求較高,必須將試驗臺的調壓閥調整到600 kPa以上,其配套的自動試驗程序才能夠正常運行。但是,目前各車輛段的制動室往往沒有獨立的風源系統,經常是和其他車間共用一個風源,這樣就容易造成在機能試驗過程中由于供風系統的壓力突然降低而導致試驗程序無法正常運行,導致機能試驗的試驗時間無限延長。我們通過對相關車輛段的廣泛調研,并在保證機能試驗精度的情況下,對正常機能試驗所要求的試驗臺定壓進行了適當降低,以保證可以滿足車輛段現場使用的要求。

另外,通過對原120試驗臺機能試驗方法進行研究分析后,發現原機能試驗方法設計中沒有充分發揮采用計算機進行自動測試的優點,許多地方還需要通過人工涂刷肥皂水進行檢測,從而增加了試驗工人的工作強度,并大大延長了試驗時間。新試驗方法對電磁閥的漏泄試驗部分進行了重新設計優化,充分發揮了計算機測試的優點,合并了一些可以進行同時測試的試驗項目,基本實現了試驗過程的全部自動化,試驗中僅在進行“主閥排氣口頂桿”(為新增試驗項目)這項試驗時需要涂刷肥皂水,從而減輕了試驗工人的工作強度。另外,原試驗方法的試驗內容也不全面,比如,對于某些電磁閥的漏泄測試,原試驗方法僅能對其單個方向進行漏泄測試,重新設計的新試驗方法則對兩個方向均能進行測試,提高了測試的準確性。新試驗方法還能對原試驗方法沒有進行測量但卻對試驗結果有重要影響的部分進行了測試,比如“副風缸管路和列車管管路與壓差計接口處”、“局減及加速緩解管排氣口、主閥排氣口頂桿”等。

總之,相對于舊的試驗方法,新機能試驗方法設計更加合理、科學,測試更加全面,自動化程度更高,配套新的試驗程序進行全套機能試驗的試驗時間僅為35 min左右,比舊試驗程序所需時間縮短了50%左右,可以滿足使用單位每天進行試驗臺機能試驗的要求。

2.3 對試驗程序進行的改進

為了配合新的120閥試驗程序和120試驗臺機能試驗方法,我們重新設計了120閥試驗臺測試程序,新程序既能測試120閥,也能測試120-1閥。

為了有效解決現場反映的主閥試驗時間較長的問題,在主閥的全項試驗中,通過對所有12項試驗項目的試驗順序進行重新排列,選擇了最優的試驗順序。充分發揮計算機自動測試的優點,在漏泄試驗中把能測到的性能試驗相關項目所需的試驗結果都記錄下來,在漏泄試驗全部合格后,再去判斷,如果合格,則在后面的試驗中就不再去做相應項目。通過上述改進后可以有效縮短120主閥的試驗時間。120主閥在原120試驗臺上的全套試驗的時間是22 min(不包括人工涂刷檢漏劑的時間),在改進后的120試驗臺上全套試驗時間僅為12 min(不包括人工涂刷檢漏劑的時間),試驗時間縮短45%。

為了方便試驗臺使用單位的使用,改進后的程序使用方法與原程序幾乎相同。改進后的程序主界面顯示的內容更加豐富,以便于試驗人員對試驗過程進行更為有效的監控。

改進后的程序還能夠提供HMIS系統所要求的試驗數據文件,以便于與HMIS系統聯網。

原120試驗臺測試程序由于設計的局限性,僅能在Windows98系統下使用,隨著計算機技術的快速發展,預裝Window s98系統的工控機越來越少,為此專門開發了適用于Windows2000和WindowsXP系統的120試驗臺測試程序,以方便用戶使用。

原試驗程序的數據報表功能簡單、不能提供完善的數據報表,比如試驗數據的“日報表”和“試驗數據的管理”等功能、難以滿足試驗臺使用單位的使用要求。改進后的程序采用PowerBuilder程序語言重新設計了報表程序,該報表程序既可以與120試驗臺測試程序一起使用,又可單獨使用,方便了對試驗數據的管理。該程序不僅可以提供單個閥的詳細試驗數據報表,也可以提供試驗數據的“日報表”,還能實現試驗數據的查詢、刪除和試驗報表的打印功能,滿足了試驗臺使用單位對試驗數據進行管理的需要。

3 結束語

改進后的120試驗臺及試驗程序不僅能對120閥而且也能對120-1閥進行系統、全面的性能測試;配合新的120閥試驗方法和試驗臺機能試驗方法,大大縮短了120主閥試驗和機能試驗的試驗時間,有助于提高使用單位的工作效率;通過在試驗臺硬件結構上增加新的電路,消除了試驗過程中的人為因素,提高了試驗結果的可靠性;通過對試驗方法進行改進,消除了由于試驗方法本身的設計問題而產生的對試驗結果誤判的可能性。

2005—2006年對部分車輛段和120閥生產工廠配屬的中國鐵道科學研究院機車車輛研究所研制的120閥試驗臺進行了上述技術改進,相關單位使用良好。隨著2007年4月頒布的運裝貨車【2007】199號文(關于印發《120型空氣控制閥試驗臺試驗方法》的通知)的落實,目前該試驗程序和試驗臺的設計原理圖已經轉讓給了其他3家120閥專用試驗臺的生產廠家,改進后的試驗臺和試驗程序在全國所有120閥生產和檢修單位都得到推廣使用,在使用中反饋的一些小問題也陸續地得到了改進。