大秦铁路可控列尾装置现场应用故障分析

王巡洋

(太原铁路局大同站,山西大同 037005)

大秦铁路可控列尾装置现场应用故障分析

王巡洋

(太原铁路局大同站,山西大同 037005)

为使可控列尾装置在线正常运转,发挥其确保铁路运输安全的作用,将在恶劣环境下经常出现的列车运行中司机查询不到尾部风压、可控列尾电池运行中电量报警或忽然断电、可控列尾装置经常出现掉网现象等故障进行了统计分析,并提出了调整可控列尾装置TCU模块插板装配工艺、加强电池管理、完善GSM网络建设、充分利用大秦线列尾装置调度指挥系统等解决方案,使可控列尾装置在线运行故障率大幅度降低。

重载铁路;可控列尾;现场应用;故障分析

Key words:heavy haul railway;controllable train tail;field application;failure analysis

由于我国大部分铁路线山区多、隧道多、曲线多、坡度大,对列尾装置的正常使用造成巨大的干扰,可控列尾装置安装在2万t列车的尾部,其振、荡、晃、甩现象非常严重,长时间高强度的振动是造成可控列尾装置故障的主要原因![1]

1 可控列尾装置工作原理

1.1 可控列尾装置整套系统4大组成部分[2]

(1)机车部分;

(2)网络部分(GSM-R网络及AN结点控制器);

(3)可控列尾主机;

(4)监测系统。

1.2 可控列尾装置的工作原理及流程(图1)

图1 可控列尾装置的工作原理及流程

当司机需要制动时,操纵机车制动机减压,这时均衡风缸压力及主风管压力通过机车运行监控装置(简称LKJ)的RS485接口送到列尾司机控制盒中,经过判断后,司机控制盒将减压的信息(包括减压起始时间及减压量等),通过RS422接口送到机车GSM-R数据处理中心(简称OCU),OCU通过GSM-R网络及AN交换节点与挂在列车尾部的可控列尾主机中的GSM-R数据处理模块(简称TCU)进行数据交换,TCU将相关数据通过RS422接口送到列尾主机的控制单元里,控制单元根据机车传输来的减压信息通过可控电磁阀进行排风、减压。[3]

这样,就完成了机车与可控列尾装置同步减压,以达到列车头尾同时开始制动的目的。

1.3 大秦线可控列尾装置与普通列尾装置的区别

(1)可控列尾司机控制盒具有发送制动指令的功能,普通列尾司机控制盒只有司机查询风压和异常情况下的排风功能。而可控列尾司机控制盒可根据机车均衡风缸的变化向可控列尾主机发送制动指令。

(2)可控列尾主机具有排风量可控的同步排风制动功能。可控列尾主机的电磁阀是可控的,可以根据机车发送的制动指令按照车辆制动的要求进行常用制式减压的排风动作,减压量可以根据机车的排风指令而定。

(3)可控列尾装置的信令传递通道使用大秦线GMS-R网络,具有实时性好、盲区少(基本无盲区)和有数据集中管理功能,而普通列尾使用传统的400 M或800 M传输方式,在地形不好区段有较多的盲区,另外,在编区站由于使用单一频点,造成干扰比较大[4]。

可控列尾装置与普通列尾装置区别见表1。

表1 可控列尾装置与普通列尾装置区别

2 可控列尾装置常见的故障原因分析

2.1 在列车运行中司机查询不到尾部风压

技术人员对故障修理办法进行统计分析后,发现此类故障绝大部分都是因为TCU模块松动导致虚接造成的。

可控列尾主机中TCU模块是负责数据传输单元,主要担当可控列尾主机与G网建立关系并传输相关数据。TCU模块由于受单元结构限制,该模块里的控制单元板采用插板连接方式,插入后用封胶进行固定,列车运行中列尾主机受到长时间高强度振动,造成TCU模块控制板连接松动虚接,导致司机查不到列车尾部风压。[5]

例如:2011年1月3日P77037次列车运行至大同县-阳原间,因查询不到列车尾部风压,司机要求阳原站内停车处理,于13:55停于阳原站4道,维修人员到达现场处理后,列车于23:05开车。

此类列尾故障出现非常多,月均出现4件左右,严重地影响了运输效率和行车安全。

2.2 可控列尾电池运行中电量报警或忽然断电

经过技术人员对故障处理办法的统计分析,查明造成此类故障的主要原因如下。

一是可控列尾装置只安装有1个电池盒,电池盒内部由2组电池组成,列车运行中列尾主机需要2路同时供电,2组电池额定总容量为17 AH,但设备厂家生产的电池在实际运用当中,有个别电池盒出现一路供电、另一路不供电的现象。在一路不供电的情况下,另一路承担两路供电,致使出现电池低电压报警。

二是通过技术人员对2台可控列尾主机分解式检查,发现电池安装后电池触点与主机主控板触点不在同一中心线上,位差1.5 mm,随着可控列尾装置使用中长时间高强度的振动,触点与触点之间就会发生接触不良现象。

例如:2011年1月8日77091次列车运行至下庄-茶坞间因列尾电量报警3%,查询列尾正常,司机向茶坞站汇报后,6:04停于茶坞站2道,车站更换列尾电池试验正常,6:11开车。18日77089次列车运行至下庄-茶坞间因可控列尾电量不足(20%～0%),17:46停于茶坞2道,车站更换列尾电池后试验良好,18:05开车。

可控列尾电池运行中电量报警或忽然断电均为隐性故障,在列尾主机检测、电池充电过程中无法发现,目前此类故障每月均发生5件左右。2.3 可控列尾装置经常出现掉网现象

可控列尾主机是通过GMS-R网来完成各项工作的,但由于个别区段GMS-R网通道覆盖面小,加上GMS-R网受气候条件的影响,造成列车主机发生瞬间或长时间掉网的现象。[6]

例如:2011年1月6日77003次列车运行至阳原-化稍营间列尾提示“注意连接”,司机查不到列尾风压,向化稍营站进行了汇报,通过询问GMS-R网中心告知信号不好,23:40列车停于化稍营站4道,停车后查询列尾正常,0:05开车。

3 故障处理办法

3.1 针对TCU模块插板连接方式不合理,长时间受高速振动模块松动的问题采取的措施

调整可控列尾装置装配工艺,将可控列尾主机中TCU模块插板连接方式由封胶固定改为先用螺钉加固,再用封胶固定。

在征得设备厂家技术主管的同意后,在厂家技术专家的指导下,组织技术人员,将管内的所有可控列尾主机的TCU模块都按照如上所述的方法进行了技术改造,此后司机查不到列车尾部风压的故障大幅度减少。

3.2 针对电池导致的故障,采取加强对可控列尾主机电池的管理措施

一是由车站负责对有问题的列尾主机电池逐组进行登记,不合格电池全部返厂。

二是严格按照路局《列尾装置管理标准》规定,每年对使用寿命到期的电池全部进行更换。

三是加强对列尾电池的充放电管理,在充放电过程中加强监视,发现异常情况及时扣修,坚决杜绝带隐患的电池使用[7]。

四是加强列尾电池出发前电压、容量的检测,对达不到规定技术指标的电池,严禁上线运行。

五是联系厂家技术人员对电池内部结构进行了改进,增加了电池抗干扰能力,延长了电池使用时间。[8]

3.3 针对可控列尾主机GSM-R网脱网问题所采取的措施

一是结合GSM-R设计规范以及其他线路相应工程经验,完善大秦线研究设计。结合GSM网络优化方式,提出一套GSM-R设计阶段网络优化方案。

二是加大GMS-R网建设投资,按照优化方案增加主要站区关键区段的基站建设,加大GMS-R网容量,使GMS-R网覆盖率达到100%,GMS-R网信道传输越来越稳定[9]。

3.4 充分利用大秦线列尾装置调度指挥系统对在线运行的可控列尾装置进行监控

2010年12月17日大秦线列尾装置调度指挥系统正式开通运行,该系统运行可以完成对现场列尾检测、摘挂、运用等情况的动态实时控制,对列尾装置的运行实现了网络信息化管理,可以使路局相关管理机构准确掌握列尾及其附属设备的台帐和运用状态,路局、站段掌握和监控列尾作业状态,实时追踪和监控列尾运行使用状态,为列尾运行情况和设备保有量提供依据[10]。

4 结语

在对可控列尾装置的TCU模块进行加固、对电池充放电加强管理、对GMS-R网加大投资建设以后,可控列尾装置的故障率大幅度降低,正常发挥了确保重载列车运输安全的作用,社会和经济效益显著。

[1] 牛会想.大秦铁路4亿t运输组织模式研究[J].铁道标准设计, 2006(S1):227-229.

[2] 耿志修.大秦铁路重载运输技术[M].北京:中国铁道出版社,2009.

[3] 吴景普.基于GSM-R的可控列尾数据通信单元的设计和实现[J].铁路计算机应用,2009(2):9-12.

[4] 张述峰.大秦线重载列车列尾装置运用问题探讨[J].铁道运输与经济,2005(9):47-48.

[5] 陈明坤.列车尾部装置故障原因分析与维修[J].宁夏机械, 2009(2):81-83.

[6] 王军亮.大秦线GSM-R列尾装置试验[C]∥GSM-R移动通信及无线电管理学术会议论文集,2006:63-66.

[7] 何军,郎公为,王横江.大秦线列车尾部安全防护装置运用的思考[J].铁道运输与经济,2009(1):73-75.

[8] 王新,范卫斌,张金平.列尾装置故障、维修及专用电池使用的研究[J].铁道运输与经济,2002(S1):6-11.

[9] 胡昌桂.南京铁路枢纽内GSM-R系统网络优化解决方案[J].铁道标准设计,2012(1):105-107.

[10]赵新红.大秦线可控列尾装置实时监测系统的研究[J].中国铁路,2009(6):96-99.

Failure Analysis for Field Application of Controllable Train Tail Device on Datong-Qinhuangdao Railway

WANG Xun-yang
(Datong Railway Station of Taiyuan Railway Bureau,Datong 037005,China)

To make the on-line operation of the controllable train tail device more reliable,and to give full play to its role of ensuring the safety of railway transport,this paper carries out a statistic analysis on some failures of the controllable train tail device,such as failing to examine the wind pressure at the train tail by the train driver when the train is running in harsh environment,incorrect battery alarming or sudden outage in the operation of the controllable train tail device,and the off-network phenomenon of the controllable train tail device,etc.And then this paper suggests some solutions,such as adjusting the assembly process of TCU model of the controllable train tail device,enhancing the battery management, improving the GSM network construction,taking full advantage of train dispatching and commanding system of the controllable train tail device on Datong-Qinhuangdao Railway etc.With these solutions,the failure ratio of on-line operation of the controllable train tail device can be reduced by a large margin.

U298.1+2

B

1004-2954(2013)03-0122-03

2012-06-26;

2012-08-07

王巡洋(1971—),男,工程师,2007年毕业于石家庄铁道学院交通(铁路)运输专业,E-mail:1135608729@qq.com。