基于無線技術閘瓦基礎制動力測量儀研究

譚兆海，王遠新，劉鵬飛，劉楨榕，姚春剛

（1.中國鐵路蘭州局集團有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.齊齊哈爾四達鐵路設備有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

引言

隨著我國鐵路運行速度的不斷提高，長編組、大噸位列車迅速發展起來，對列車的制動性能也提出了更高的要求。特別是新舊車種的混編造成列車中每輛車的實際閘瓦基礎制動力各不相同，有的相差較大，成為列車沖動乃至車輪擦傷的主要原因之一。目前閘瓦基礎制動力測量儀已成為各貨車制造與修理單位用于檢測基礎制動傳遞效率的有效工具，同時對防止車輛擦傷和防滑技術的研究、對長大列車防止沖動的研究、對高速列車制動性能的研究、對重載列車與混編列車以及各種安全性的研究提供了直接的檢查手段。

1 概述

根據國鐵集團《鐵路貨車靜態閘瓦基礎制動力試驗技術條件》（運裝貨車〔2004〕370號）的通知，鐵路貨車進行改造廠修后，需進行閘瓦基礎制動力檢測，本項目通過將無線通訊技術，實現不拆卸閘瓦直接測量基礎制動力，并通過無線通訊技術實時采集閘瓦基礎制動力數據，并快速判斷車輛的制動率與制動倍率是否合格，同時打印試驗結果。

2 閘瓦基礎制動力測量形式以及稱重傳感器選型

鐵路貨車落成后其閘瓦與車輪的間隙為23.5～24.8mm，按照該間隙范圍在如此狹窄的空間內裝入量程為6噸的稱重傳感器將非常困難，需要拆卸貨車閘瓦，換上特殊制作的貨車閘瓦，該閘瓦內部含有量程為6噸的稱重傳感器，圖1為量程為6噸輪輻式稱重傳感器外形尺寸結構圖。

圖1

（1）有線結構拆卸閘瓦進行閘瓦基礎制動力測量形式結構圖，如圖2所示。

（2）采用6噸輪輻式稱重傳感器結構存在以下的問題：

a.由于傳感器外形尺寸的限制需要特制貨車閘瓦，并將傳感器內置到特制的閘瓦內部。

b.測量前需拆卸貨車閘瓦，安裝上特制貨車閘瓦并將信號采集電纜與采集主機相連，然后進行壓力試驗檢測。

圖2

c.由于貨車轉向架基礎制動裝置結構為松散式連接，而用的單支6噸輪輻式稱重傳感器采集結構需要其中心線經過車輪輪轂孔中心，貨車轉向架基礎制動裝置結構為松散式連接結構很難保證該中心線經過車輪輪轂孔中心，嚴重影響測量精度。

（3）采用超薄兩點式檢測結構

如何能既不拆卸閘瓦又可以保證測量精度，經過與稱重傳感器廠家研究將傳感器數量增加到兩個，量程改為3噸傳感器整體外形高度降低15mm即可，其3噸稱重傳感器外形尺寸如圖3所示：

圖3

（4）采用超薄兩點式檢測可以直接安裝到閘瓦與車輪中間，且采集壓力更加準確，具體結構見圖4：

圖4

3 無線通訊網絡設計

本次設計的基于無線技術閘瓦基礎制動力測量儀，在考慮設備的功能性與穩定性的同時，還要考慮到設備的便攜、操作簡易等特點，為此設備將在閘瓦基礎制動力檢測裝置內設置有無線通訊模塊，該無線通訊模塊與主控計算機端無線通訊模塊組成無線通訊網絡，實時傳遞試驗檢測數據，具體組網結構見圖5。

4 基于無線技術閘瓦基礎制動力測量儀系統軟件設計

系統控制程序采用Windows視窗操作系統環境。共設計4個窗體：

（1）主操作界面（可進行功能的選擇）

（2）壓力測試（控制和記錄壓力的測試過程）

（3）系統參數設置（設置系統各種相關信息和參數）

（4）數據查詢打印（查詢及打印測試數據及曲線）

4.1 主操作界面

根據測試工藝及控制流程在該界面中設計有3個系統功能按鈕，操作者可根據操作需要進入各個操作子畫面。其中：“壓力測試”是貨車閘瓦壓力試驗的數據采集和控制界面；“系統參數設置”是對系統各種相關信息和參數的修改和設置；“數據查詢打印”主要是查詢測試數據并打印測試結果。

4.2 壓力測試界面

壓力測試界面主要用于貨車閘瓦壓力試驗的數據采集和控制。在該界面需要進行操作過程如下：

（1）錄入要檢測的車號，選擇車型（系統會根據操作者所選擇的車型自動添加車輛的自重，總重，空重車和手制動機的制動率），選擇制動裝置類型、制動缸直徑，制動倍率，測試地點，選擇測試周期。

（2）選擇測試轉向架號，可以同時測量兩個轉向架，也可以單獨測量某一個轉向架。

（3）選擇制動方式，制動方式中有風壓制動和手動機制動。

（4）選擇測試內容（測試內容為單項選擇，例如新造空車，新造重車，修理空車，修理重車）。

（5）“清零”為系統自動采集此時所有傳感器的零點值，并存儲。

（6）“檢測”為系統進入自動測試方式，開始自動記錄在測試周期內傳感器壓力值，當測試周期結束系統自動停止數據采集，并自動將該次采集數據保存到數據庫。本次測試采集數據結束，并彈出數據保存結束。

4.3 數據查詢與打印界面

此界面用于查詢試驗記錄，在查詢界面將分兩種查詢方式，一種為按測試的車號查詢（唯一），另一種方式為按測試日期查詢。選擇查詢條件后，點擊“查詢”按鈕，該窗體自動更新符合查詢條件的測試信息。如果要打印某條信息時，請在查詢界面選擇要打印信息左側，使整行信息顏色變化，再單擊“打印閱覽”報表（試驗記錄單）自動更新并顯示打印窗口（數據打印），然后單擊左上角的打印機圖標，按照提示依次打印試驗記錄單。

圖5

5 設備主要技術參數

（1）電源：220VAC

（2）功率：300W

（3）測量精度：0.5%F.S

（4）重復性：0.5%F.S

（5）工作溫度：-20-80℃

（6）防護等級：IP66

（7）載波頻率：868MHz

（8）多種傳輸速率：1200、2400、9600、19200、38400bps

（9）數據格式：8N1/8E1/801

（10）多種接口方式：RS232

（11）檢測量程：0-3噸

（12）檢測節拍：40 分鐘/輛

（13）檢測方式：免拆閘瓦式

6 結束語

基于無線技術閘瓦基礎制動力測量儀具有較強的應用價值，檢測耗時由既有有線模式的150分鐘縮短到40分鐘，能夠有效快速驗證貨車廠修落成后基礎制動裝置是否靈活無卡滯，檢測實際制動能力是否達到設計工藝要求，真實地反映鐵路貨車的基礎制動裝置的制動能力以及制動系統設計的合理性，提高鐵路貨車廠修的檢修效率與質量，確保行車安全。