車輛無火回送技術研究

黃挺 周聚強 蘇曉 李俊

【摘 要】 針對地鐵車輛使用無火回送技術進行研究，研發用于無火回送的回送裝置及監控系統，驗證多項新技術在無火回送中的使用。

【關鍵詞】 地鐵車輛 回送裝置

1 引言

由于地鐵車輛與干線鐵路車輛在制動方式上有較大差別，地鐵車輛經地面鐵路運輸回送時，需要一套無火回送裝置來解決地鐵車輛與干線鐵路車輛制動、緩解時的同步匹配問題。此裝置能把鐵路機車車輛列車制動管的減壓量轉換為電氣制動指令，當鐵路機車車輛上空氣制動機施加制動或緩解制動時，地鐵車輛也能進行同步的制動施加或緩解。

雖然國內已經實現無火回送多列地鐵列車，但對無火回送技術的研究仍然不夠深入和廣泛。在無火回送過程中，現有無火回送裝置往往只是簡單的將干線列車風壓信號轉換為電氣信號輸出，并不監控地鐵列車的制動信號，一旦出現干擾或者線路問題，往往不能進行有效的反應，極易造成車鉤和列車設備損壞。

鑒于以上原因，我們重新研發了一套適應多種系統、多種列車、自動記錄數據、帶無線反饋的無火回送裝置。

2 系統概述

2.1 硬件系統（圖1）

（1）氣電傳感器：氣電傳感器通過密封管與回送車的制動管相連，用于采集制動管的風壓信號，并將風壓信號轉換為4-20mA的電流信號，轉換精度0.1%，反應時間<4ms（如圖1）。

（2）AD轉換器和輸入放大器：AD轉換器將4-20mA的電流信號轉換為數字信號，經放大器放大后輸出給高速處理器；AD轉換器的轉換精度0.1%。

（3）高速處理器：處理器采用STC12C5A系列單片機，速度較普通單片機快6-8倍，可完美實現數據采集、數據處理、數據輸出、數據顯示、數據存儲、按鍵檢測、時鐘計時等多種任務。

（4）輸出放大器和多信號輸出接口：回送裝置擁有適應多種系統的輸出模塊，由于不同制動系統所需輸出各不相同，首先需要對輸出接口進行集成，圖2是輸出模塊連接器接口示意圖。圖中連接器接口集成了三線制動編碼指令輸出線（DCN）、PWM脈沖輸出線（EF）、3-8V電壓輸出線（SP）、電源線（AL）、備用電源輸入線（JH）以及備用擴展接口等，可以滿足多系統輸出和將來擴展需要。

2.2 軟件系統

軟件系統根據列車管風壓變化量和變化率來決定輸出信號，并確立多種機制來保證輸出信號的可靠性和準確性。

①不感應機制：當列車管風壓以低于40kPa/min的速率變化時，處理器不會發出制動或緩解指令，列車正常運行。此時可以使軟件系統屏蔽持續的、低噪度的干擾信號和列車管系統緩慢漏氣引起的虛假制動信號。

②預制動機制：處理器發出制動指令時，制動指令不會立即發出，而是進行預制動狀態。在預制動狀態，處理器將對制動指令進行確認，只有經過確認的制動指令才會被發出。

③最小減壓量機制：軟件系統預設了最小減壓量，在列車管減壓量小于最小減壓量時，不會發出制動信號。最小減壓量可以根據不同的機車進行自適應性設置。

④緊急制動機制：緊急制動擁有的最高優先級，在任何狀態下，當列車管減壓速率大于70kPa/s時，都將發出緊急制動指令。緊急制動在列車管風壓高于250kPa時才會緩解。

3 上車實驗

對回送裝置進行過軌實驗，得到干線列車加速度信號與回送裝置制動信號對比曲線圖，由圖3可以看出：制動信號變化率與干線車加速度信號基本保持一致，且制動信號較加速度信號要提前，此是為了適應地鐵列車制動延時。

4 結語

經實驗論證：無火回送裝置能完美的實現干線列車與地鐵列車的制動同步，制動時的牽引和沖撞力在車鉤承受的范圍之內，可以完成預定的某地鐵的無火回送目標。

參考文獻

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