淺談接觸網作業車的安全控制

楊錦峰

1接觸網作業車安全狀況分析

面對大準鐵路日益增長的運輸需求,高速鐵路的快速發展決定了接觸網作業車的發展趨勢是:功率大型化、運行速度快速化、牽引噸位大型化、維修周期長期化、行駛安全裝備智能化。新的接觸網作業車將釆用功率更大、燃油經濟性更好、廢氣排放標準更高的環保型發動機;所選用的零部件使用壽命更長、故障率更低;實現電磁閥和電控閥自動控制,使控制自動準確;安全設施更完善,操作更簡單,安全性能更好;司乘人員的工作和生活環境的舒適性不斷提高,運行穩定性進一步提高。

然而,目前接觸網作業車的安全使用狀況卻比較差,接觸網作業車司機臆測行車、誤認信號或違章超速造成的事敵時有發生,嚴重威脅鐵路運輸生產安全。

現有接觸網作業車運行安全是在規章和車載行車安全設備的共同作用下完成的。車載行車安全設備的使用,解決了接觸網作業車超速行駛、冒進信號、溜逸等主要問題,大大增強了接觸網作業車的運行安全。

目前接觸網作業車車載安全設備主要指運行監控記錄裝置、機車信號機和無線列調電話,即所謂的三項安全設備。無線列調電話用于司機、調度員、車站值班員之間的通話;機車信號機是通過感應器接收加載在軌道電路上的信號,通過信息鑒別、信息譯解將列車運行前方顯示的鐵路地面信號,正確復示于列車上的雙面八顯示色燈信號機柱上;運行監控記錄裝置集機車信號、運行監控、自動停車、數據及語音記錄為一體。無線列調電話和機車信號機都連接在運行監控記錄裝置上,通過運行監控記錄裝置發揮作用。三項設備和在一起能實現獲取行車信號、通話、速度控制、防冒進信號、防溜逸、自動停車、語音警報等功能。

基于三項安全設備的安全系統通過車輛狀態監控、速度監控、換端換向操作、自動報警及語音提示等措施來確保行車安全。

1.1 車輛狀態監控

接觸網作業車車輛狀態監控主要是在行車過程中或車輛停留時,自動監控車輛狀態,根據預設的條件判斷,適時的提醒司機,并根據情況施行常用制動、緊急制動,實現監控和自動停車功能。接觸網作業車的監控功能歸結起來就是實現“防冒、防超、防溜”的作用。這三大功能的實現,最終落實到對接觸網作業車速度的控制上。自停功能也是讓接觸網作業車速度變為零的過程。因此,實現對接觸網作業車速度的控制就能實現監控和自停功能。

1.2 速度監控

接觸網作業車車輛控制系統要實現“防冒、防超、防溜”的作用目標,必需獲得行車指令、運行線路狀況和車輛自身狀況等三方面的信息。行車指令主要指是否允許接觸網作業車運行及允許運行的速度。控制系統通過機車信號獲得行車指令的。運行線路狀況指線路的坡道、曲線、隧道情況,以及各種運輸設施(車站、道忿、信號機)布置等情況。控制系統通過將運行區段的線路和設施等有關參數預先存儲于主機中獲得的。接觸網作業車車輛自身狀況指編組輛數、換長、實際運行速度、接觸網作業車所處線路的位置等。運行速度由車軸端速度傳感器得到;接觸網作業車位置信息根據運行速度計算走行里程得到。通過實時檢測接觸網作業車運行的速度,并依次調出事先存入控制系統內的線路參數,從而計算出接觸網作業車距前方信號機的距離,再結合機車信號顯示狀態及列車編組等條件,實時計算出接觸網作業車不超速或不冒進顯示關閉信號的允許接觸網作業車運行的最高限制速度,當接觸網作業車運行速度達到最高限制速度時,啟動常用制動使接觸網作業車減速,當接觸網作業車運行速度達到最高限制速度加5km/h或有可能冒進關閉的信號機時,啟動緊急制動,使接觸網作業車停車,從而防止接觸網作業車超速運行和冒進信號。

1.3 換端換向操作

接觸網作業車操縱端的操控一直是保證接觸網作業車的重中之重,而接觸網作業車作業的特殊性要求接觸網作業車能進行兩端操作。目前是以規章強制要求司機和乘務人員處理非操縱端的形式來保證安全。接觸網作業車空氣制動系統自動制動閥的下面都有一個截斷塞門,用來關閉制動管,截斷總風虹向制動管充風的通路。該塞門在制動操縱端必須打開,非制動操縱端則要求關閉如果非制動操縱端塞門未關閉,而且自閥手把置于緩解位,此時如果施行制動,就不起制動作用。在接觸網作業車運行中,非操縱端自閥的進出風路都應該截斷,才能保證對自閥的任何操作都不影響整個風路。為改進后的接觸網作業車制動管路。增添了一個二位五通氣動閥和兩個二位二通閥,就可實現接觸網作業車空氣制動裝置換端操作,保證非操作端自閥動作失效。

按規章要求,在換端操作時,非操縱端手油門應放到熄火位置,不能動。接觸網作業車手油門控制是通過手油門手柄連桿、連接鋼繩、連桿、油門操縱桿、回位彈簧等共同作用完成。在手油門連桿處加鎖定裝置,通過電磁閥控制,就可以實現非操作端鎖定功能。

接觸網作業車換向操作采用互斥的操作方式。在開關信號和電磁閥之間增加邏輯判斷單元,把開關信號和當前的速度信號、非操縱端幵關位置信號進行邏輯運算,只有當非操端的轉換開關置于中立位、當前速度為零時,另一端的轉換開關才能有效的操作,否則,系統會語音提示“操作錯誤”。這就保證了當接觸網作業車運行時,非操作端的轉換開關操作是無效的,車未停穩也不能換向。

1.4 自動報警及語音提示

當接觸網作業車安全控制系統有關參數值將要達到預設安全值而已達到警報值時,系統給出語音警報;若超過了預設安全值,給出警報,并要求司機給出回應信號, 若在規定的時間系統沒有接收到司機的正確回應信號,則系統切到自動控制模式,自動釆取措施,使相關參數回到規定值以內。在系統自動控制過程中,司機對系統的操作無效;系統實現控制之后,允許司機通過解鎖按鈕解鎖系統,否則,系統在設定時間內自動解鎖,退出自動控制模式。

系統需要監控的參數有機油壓力、燃油量、水溫、列車管風壓、車輛運行速度、軸溫等。在車輛運行中,當機油壓力、燃油量、列車管風壓降到預設的值以下時,系統報警,語音提示,如果司機不在規定的時間內處理,解除警報,則系統自動啟動常用制動停車。水溫、軸溫則是達到或超過設定值時,采取上述措施。速度的警報和控制在監控功能里已經分析過,這里不再熬述。

語音系統主要是針對車輛無線列調電話而設置。車輛行駛作業中,司機的通話需要記錄,在出現事故或需要分析行車相關問題時,可以調出語音信息。所以,語音系統的功能主要是能實現語音數據的存儲。

2人車聯控安全管理措施

由于作業車對接觸網檢修維護的特殊運行狀態,人員的操作和配合對于接觸網作業車的安全顯得至關重要。其安全控制中不能缺少的一環就是人機聯控措施。各工種人員必須明確各自職責,嚴格按照聯控管理措施進行工作程序。

2.1 接觸網作業車人機安全聯控職責措施

2.1.1 工作領導人的職責和措施

負責作業中各作業組人員分工(明確作業車組監護人)、車輛安排、各項安全措施的布置、落實,對本次作業的整體工作負責。接觸網作業中,負責停電接地、行車防護、送電消令、列車放行的把關確認,并對各作業組作業全過程全方位安全監控;負責對整個作業范圍內車輛、車梯的動態安全監控。工作領導人在任何情況下,均不得上車上網親自參加作業,主要在地面實施安全監控。

2.1.2 作業車組監護人的職責和措施

負責出車前作業平臺操作靈活性的檢查與確認,作業中專門負責作業平臺的升降、轉動操作;負責在作業平臺上監護作業組平臺作業過程中的人身、設備、作業安全,當作業人員超出作業平臺范圍作業時,應監護其必須扎好安全帶進行作業。在接觸網停電作業時,負責給作業車司機下達接通或斷開控制作業臺升降和旋轉電源開關的指令。在車輛移動前,負責操作作業平臺完全復位,確認作業人員歸至安全位置、接觸網設備不影響車輛安全運行,并按照規范用語與作業車司機進行聯控,指揮作業車輛移動配合作業。作業車移動過程中負責對作業組成員的安全監控,確保作業平臺上作業人員以及設備車輛安全。

2.1.3 作業車司機的職責和措施

配合作業中,堅守崗位,監控作業車輛的各項狀態,防止車輛遛迤;必須嚴格按作業車監護人的指令操縱車輛,嚴禁擅自動車,并有權拒絕執行除作業車監護人以外任何人員的動車指令;按照副司機發出的車輛運行信號和信息,確認、鳴笛后方能動車。

2.1.4 作業車副司機的職責和措施

配合作業中,負責監聽作業車司機與作業監護人的互通聯控信息,發現司機復誦錯誤以及非作業車監護人員發出動車指令時,應及時提醒司機。作業車移動前,對作業臺復位、人員歸至安全(作業臺上人員必須蹲下)位置、車輛移動方向線路條件具備動車條件進行確認把關。與司機聯控,用旗語或防護電話站在規定位置引導車輛運行,全力做好作業車輛配合接觸網作業的行車安全監控工作。

2.2 作業車平臺操作要求

出車前,對于停放在無電化股道的作業車,由司機和使用作業車的作業組監護人共同對作業臺的升降、轉動靈活性進行檢查和確認,同時作業組監護人在軌道車工作日志的保養檢修記錄欄內填寫作業臺檢查結果和姓名。

作業平臺的升降、轉動由使用作業車的作業組的監護人專門負責操作,監護人必須熟練掌握作業平臺操作標準。作業臺開始使用后嚴禁司乘人員在車輛下位操作作業平臺。作業平臺上操作出現故障時,司乘人員可在下車位操作作業平臺,但必須要與作業平臺上的作業組監護人相互聯系確認。作業臺的升降和旋轉設有限位裝置,在聽到報警鈴響時應立即停止操作或反向操作。為防止作業平臺復位不到位,作業車輛加裝閉鎖裝置,確保運行安全。

作業平臺在升降或旋轉時,嚴禁任何人員上下作業臺梯登。在操作升降的同時,不允許操作回轉。作業結束后,作業平臺上不得堆放任何材料工具。

復線正線作業時,在操作作業臺時,為防止作業平臺誤向臨線方向旋轉,懸掛“嚴禁向上(下)行旋轉”的警示標志牌,作業時,根據作業線別,懸掛在作業平臺控制臺旁。

2.3 作業車人機安全聯控要點

作業組監護人與司機、司機與副司機相互聯系,作業監護人、司機、副司機各持一臺對講機進行聯系。作業平臺上的作業組監護人與司機聯系后,司機復誦,副司機監聽,并確認作業臺復位、人員歸至安全(作業臺上人員必須蹲下)位置、線路條件具備動車條件,用信號旗引導車輛運行,司機鳴笛動車。

作業組監護人在發出動車指令前,作業臺必須旋轉歸位、落底到位(架線作業時,作業平臺可不要求落底,但必須滿足作業臺欄桿最高點低于導線不小于500mm),同時作業臺上所有人員必須蹲在作業臺地板上,手扶好欄桿,車輛移動時不允許作業人員站立。

作業車在作業過程中,副司機要站在車輛前進方向的線路外側司機能看到的地面位置(復線區段,不得越過鄰線側本線枕木頭)進行引導,要求戴安全帽、持信號旗。作業車作業過程中如帶平板車推進運行時,副司機也必須確認作業車及平板車運行條件。

作業轉點(運行距離接觸網超過四個跨距時)以及接觸網放線作業,作業車副司機到達規定位置(作業車輛帶平板推進運行時,副司機必須站在平板前端左側位置;單機運行時,在副司機位置)引導車輛運行。在作業或車輛運行中,如發現有危及人身、行車設備安全的突發情況,參加作業的所有成員均有權命令立即停車。

接觸網停電作業要嚴格執行派車單制度,派車單上必須指明作業車監護人姓名,根據作業內容制定相應的安全防范措施,提前一天將派車單交給司乘人員。除作業車監護人外,其余任何人無權給作業車司機下達接通或斷開控制作業臺升降和旋轉的電源開關以及車輛移動的指令,一經檢查發現有越權指揮或多頭指揮的現象,將按照安質效有關項目納入考核。

3接觸網作業車發展中的安全智能化特點

伴隨著電氣化鐵路的高速發展中先進技術的不斷應用,接觸網作業車的安全性能也在不斷提升。其車載設備不斷向智能化、網絡化、人性化特點邁進。

近些年來已經出現基于控制器局域網絡的車輛安全控制系統。它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。與一般的通信總線相比,它所傳輸的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設計,越來越受到人們的重視。

這種新型的車輛安全控制系統采用先進的總線技術,和車輛鏈接的硬件對象組成網絡,采用智能型軟件,實施模塊化管理,達到對車輛各種參數的有效監控和全自動預警,并使人機聯控的效能發揮到最大。

接觸網作業車安全控制系統主要鏈接對象有選端開關、百葉窗開關、倒車風斗開關、手油門控制器、轉換開關、機車信號感應器、機油壓力傳感器、發動機溫度傳感器、發動機熄火裝置、軸溫傳感器、環境溫度傳感器、速度傳感器、總風虹、均衡風虹、列車管、制動紅、無線列調電話、機車信號、儀表顯示器等。系統主要控制電磁閥、開關器件的動作,再由電磁閥、開關器件控制的部件動作實現車輛控制。系統所需信息主要由各種傳感器件、信號感應器和內置的數據提供。

在軟件設計上面,主控制器會檢查各個設備的工作情況,及時發現沒有及時響應的設備,從而在最短的時間里面檢測到錯誤。另一方面,在更換設備后,新添加的設備會自動向主控制器發送信息,表明自己身份,從而在主控制器里面進行備案,達到系統不需要重啟,就可以更換零部件的目的。如果設備檢測到自身出現問題后,還可以發送緊急報文,通知主控制器切換到備用設備,或者其他的處理。這些都體現了新型車輛安全控制系統的智能化優點。

在正常工作中,系統上電后,各個子模塊發送上電報文,通過主控制器和備用模塊相互配合。整個系統,現場的各傳感器把環境各個參數的檢測信號(數字量、模擬量、開關量)進行模數轉換或者幵關信號轉換處理后,同時報警通知用戶。

新型接觸網作業車安全操作系統將是未來接觸網作業車的發展趨勢,但要把新型系統運用到每臺現有的接觸網作業車上,實現理想狀態下的安全控制,需要技術的不斷更新和實踐的不斷探索。

參考文獻

[1] 鐵道部.鐵路技術管理規程[M].北京:鐵道出版社,2007.

[2] 鐵道部運輸局.防止機車車輛溜逸管理辦法[S].鐵運[2006]145號.

[3] 鐵道部運輸局.列車運行監控記錄裝置控制模式設定規則[S].鐵運[2006]81號.

[4] 鐵道部運輸局.鐵路機車行車安全裝備管理規則[S].鐵運[2006]88號.

[5] 滿慶豐.CAN總線的應用與發展[J].電子技術應用,1994,(12).