120阀试验台的技术改进

姚小沛,邵 军,陶 强

(中国铁道科学研究院 机车车辆研究所,北京100081)

2000年铁道科学研究院机车车辆研究所研制的120阀试验台和相应的配套试验方法通过了铁道部组织的部级鉴定,随后在部分车辆段和120阀生产厂开始了推广使用。该试验台可以模拟120阀的各种工作状态,并对其进行全面、系统的检测,为120阀制造和检修质量的提高提供了技术保障。但是在120阀试验台和配套试验方法的推广和现场使用过程中仍然反映出了一些急待解决的问题,比如试验时间较长、部分试验项目检测不准确和在自动试验过程中可以人为干涉试验结果等。另外,随着120-1阀的技术图纸转让和推广,现场也要求该试验台能够对120-1阀进行性能测试。针对以上问题,对试验台进行了技术改进。

1 对硬件结构的技术改进

在长期的现场运用中发现,现在的120阀试验台在自动试验过程中,可以人为干涉某些试验,从而影响试验结果的准确性。比如在主阀漏泄等试验过程中,通过人为控制流量计上的“拨钮”或试验台上的“手动/自动转换按钮”就可能影响到计算机所测得的试验结果,导致计算机的误判。针对以上问题,经过仔细的分析、试验,通过在试验台上增加部分电路及4个继电器,并对试验程序的控制逻辑进行适当改进可以解决该问题,增加的电路部分如图1所示。上述改进实现了对试验台上的“手动/自动转换开关”和流量计的“左拨钮”的自动控制。可以使试验台在进行自动试验过程中自动地使试验台的“手动/自动转换开关”锁定在自动位,使流量计锁定在“阀控”位或“关闭”位。从而消除了试验台操作人员对试验结果进行人为干涉的可能。

图1 新增电路结构示意图

另外,为了实现在120试验台上对120-1阀进行试验,并扩展试验台功能,对试验台的部分气路进行了调整优化,并增加了新的气路。比如把原试验台测漏部分的22和25号两个电磁阀合并为22号电磁阀,多出的一个电磁阀用来控制由列车管向加速缓解风缸的快充气路,电磁阀代号为12,并对原E孔的孔径进行了调整。通过以上改进,使试验台的气路布置更加合理,在安装了新的120-1阀的试验程序后可以对120-1阀进行试验。图2是技术改进之前的120阀试验台作用原理图,图3是技术改进之后的120阀试验台作用原理图。

图2 原120阀试验台作用原理图

图3 改进后的120阀试验台作用原理图

2 对软件部分的技术改进

原有的120阀在120试验台上的配套试验方法基本可以对120阀进行全面、系统的检测,但在现场使用过程中仍然反映出部分试验项目检测不够准确、试验用时较长等情况。我们通过对原有120阀的试验方法的仔细分析以及反复的试验验证,对软件部分进行了改进。

2.1 120主阀和紧急阀的试验方法改进

由于原120阀试验台试验方法的原因,导致试验程序无法对某些试验项目做出准确检测,从而将某些本来“合格”的项目判定为“不合格”。比如原试验方法在进行“加速缓解阀”试验时,试验方法是“开B,当主阀缓解时判断列车管压力跃升,应不小于10 kPa。”由于开B以后,列车管缓慢充气,列车管压力本来就缓慢上升,因此在主阀缓解时,原试验程序往往判断不出这个压力上升是由于开B引起的还是由于加速缓解作用引起的,容易造成误判。新的试验方法对这一项进行了修改,改为“开18(即排副风缸),当主阀缓解时判断列车管压力跃升,应不小于10 kPa。”开 18主阀缓解后,此时列车管的压力跃升完全是由于加速缓解作用引起的,从而使检测更加准确、可靠。

120阀某些试验项目的试验结果容易受试验台定压的影响,定压不同所得的试验结果不同,原120阀试验方法对此没有进行认真的考虑。我们通过对各试验项目的仔细分析,对容易受试验台定压影响的试验项目的试验方法进行了重新设计,基本消除了试验台定压对试验结果的影响,使试验结果具有很好的一致性。表1列出了同一紧急阀在同一试验台上列车管不同压力时的“紧急灵敏度试验”结果比较。从表1可以证实,随着开始试验时的列车管压力上升,列车管排风时间由1.22 s延长到1.33 s,延长了9%;紧急室排风时间由14.67 s延长到15.43 s,延长了5%。而在同一试验压力下,试验结果几乎相同。由此可见,对试验方法进行上述改进是可行的。

表1 试验结果比较

通过对试验方法进行上述改进,消除了由于试验方法本身的设计问题而产生的对试验结果误判的可能性,进而提高了测试的准确性。

2.2 120试验台的机能试验方法改进

原120试验台机能试验方法对试验台的定压要求较高,必须将试验台的调压阀调整到600 kPa以上,其配套的自动试验程序才能够正常运行。但是,目前各车辆段的制动室往往没有独立的风源系统,经常是和其他车间共用一个风源,这样就容易造成在机能试验过程中由于供风系统的压力突然降低而导致试验程序无法正常运行,导致机能试验的试验时间无限延长。我们通过对相关车辆段的广泛调研,并在保证机能试验精度的情况下,对正常机能试验所要求的试验台定压进行了适当降低,以保证可以满足车辆段现场使用的要求。

另外,通过对原120试验台机能试验方法进行研究分析后,发现原机能试验方法设计中没有充分发挥采用计算机进行自动测试的优点,许多地方还需要通过人工涂刷肥皂水进行检测,从而增加了试验工人的工作强度,并大大延长了试验时间。新试验方法对电磁阀的漏泄试验部分进行了重新设计优化,充分发挥了计算机测试的优点,合并了一些可以进行同时测试的试验项目,基本实现了试验过程的全部自动化,试验中仅在进行“主阀排气口顶杆”(为新增试验项目)这项试验时需要涂刷肥皂水,从而减轻了试验工人的工作强度。另外,原试验方法的试验内容也不全面,比如,对于某些电磁阀的漏泄测试,原试验方法仅能对其单个方向进行漏泄测试,重新设计的新试验方法则对两个方向均能进行测试,提高了测试的准确性。新试验方法还能对原试验方法没有进行测量但却对试验结果有重要影响的部分进行了测试,比如“副风缸管路和列车管管路与压差计接口处”、“局减及加速缓解管排气口、主阀排气口顶杆”等。

总之,相对于旧的试验方法,新机能试验方法设计更加合理、科学,测试更加全面,自动化程度更高,配套新的试验程序进行全套机能试验的试验时间仅为35 min左右,比旧试验程序所需时间缩短了50%左右,可以满足使用单位每天进行试验台机能试验的要求。

2.3 对试验程序进行的改进

为了配合新的120阀试验程序和120试验台机能试验方法,我们重新设计了120阀试验台测试程序,新程序既能测试120阀,也能测试120-1阀。

为了有效解决现场反映的主阀试验时间较长的问题,在主阀的全项试验中,通过对所有12项试验项目的试验顺序进行重新排列,选择了最优的试验顺序。充分发挥计算机自动测试的优点,在漏泄试验中把能测到的性能试验相关项目所需的试验结果都记录下来,在漏泄试验全部合格后,再去判断,如果合格,则在后面的试验中就不再去做相应项目。通过上述改进后可以有效缩短120主阀的试验时间。120主阀在原120试验台上的全套试验的时间是22 min(不包括人工涂刷检漏剂的时间),在改进后的120试验台上全套试验时间仅为12 min(不包括人工涂刷检漏剂的时间),试验时间缩短45%。

为了方便试验台使用单位的使用,改进后的程序使用方法与原程序几乎相同。改进后的程序主界面显示的内容更加丰富,以便于试验人员对试验过程进行更为有效的监控。

改进后的程序还能够提供HMIS系统所要求的试验数据文件,以便于与HMIS系统联网。

原120试验台测试程序由于设计的局限性,仅能在Windows98系统下使用,随着计算机技术的快速发展,预装Window s98系统的工控机越来越少,为此专门开发了适用于Windows2000和WindowsXP系统的120试验台测试程序,以方便用户使用。

原试验程序的数据报表功能简单、不能提供完善的数据报表,比如试验数据的“日报表”和“试验数据的管理”等功能、难以满足试验台使用单位的使用要求。改进后的程序采用PowerBuilder程序语言重新设计了报表程序,该报表程序既可以与120试验台测试程序一起使用,又可单独使用,方便了对试验数据的管理。该程序不仅可以提供单个阀的详细试验数据报表,也可以提供试验数据的“日报表”,还能实现试验数据的查询、删除和试验报表的打印功能,满足了试验台使用单位对试验数据进行管理的需要。

3 结束语

改进后的120试验台及试验程序不仅能对120阀而且也能对120-1阀进行系统、全面的性能测试;配合新的120阀试验方法和试验台机能试验方法,大大缩短了120主阀试验和机能试验的试验时间,有助于提高使用单位的工作效率;通过在试验台硬件结构上增加新的电路,消除了试验过程中的人为因素,提高了试验结果的可靠性;通过对试验方法进行改进,消除了由于试验方法本身的设计问题而产生的对试验结果误判的可能性。

2005—2006年对部分车辆段和120阀生产工厂配属的中国铁道科学研究院机车车辆研究所研制的120阀试验台进行了上述技术改进,相关单位使用良好。随着2007年4月颁布的运装货车【2007】199号文(关于印发《120型空气控制阀试验台试验方法》的通知)的落实,目前该试验程序和试验台的设计原理图已经转让给了其他3家120阀专用试验台的生产厂家,改进后的试验台和试验程序在全国所有120阀生产和检修单位都得到推广使用,在使用中反馈的一些小问题也陆续地得到了改进。