调车作业试风自动化装置设计研究

樊笑棋，吴雨浩

（国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

随着经济的迅速发展，铁路正在向高速铁路、客货专线方向发展，铁路提速和运输专线网络化、数字化、智能化、综合化的行车调度指挥系统需要高度可靠、高度安全、快速接入的自动化系统。在调车作业中，进行车辆制动系统的试风检测确认调车列制动主管整列贯通状态是调车作业中的关键环节，它可以有效防止调车作业中因关闭折角塞门开车引发的重大事故。实际生产中，作业人员不按规定试风引发的事故时有发生。时下铁路科技迅猛发展，设备的可靠性已经远远超过了人的可靠性，应用新技术、新设备来保障安全已成为了不可逆转的趋势。研制适合调车作业试风操作、具备实时语音播送尾部风压功能的专用装置来取代调车作业中人工试风环节，在提高调车作业效率的同时，彻底杜绝调车作业中因关闭折角塞门开车引发的重大事故。

1 研究现状

现调车作业简易紧急制动阀是迫使调车行驶中的列车采取紧急制动的制动设备，当发生非正常情况时，调车列远端连结员操纵紧急制动阀放风，致使调车列制动停车。

列尾装置是铁路重要的行车设备，具有标识列车尾部标志、检测列车主管风压状态并进行自动语音提示、辅助排风制动等功能。列尾装置的运用，改变了确认列车尾号来核实列车完整的办法，对提高铁路运输组织工作效率，保证货物列车的安全运行起到深远的影响。目前，简易紧急制动阀功能单一，只能起到放风制动作用；风压表使用方式比较原始，受光线与天气的因素影响较大，夜间或大风雨雪等恶劣天气条件下使用存在诸多不便。

受此启发，结合现场调车作业的经验，设计一款功能类似列尾装置的调车作业试风专用设备。

2 设计思路

通过对风压表数值显示方式进行技术创新，同时增加紧急制动阀功能，使之具备语音播报风压数值、数据无线传输、使用手持终端发送放风操作指令等功能。在实际作业当中，连结员使用该设备后，可以通过收听语音播报风压数据进行试风；遇需要紧急停车情况时，使用手持终端排风制动，彻底改变当前调车作业通过人工确认车辆鞲鞴杆伸缩动作进行试风以及拉动放风阀进行制动的费时费力的作业现状，彻底杜绝调车作业当中的作业人员未确认调车列整列贯通状态而导致制动力不足引发的调车相撞事故以及遇到紧急情况时作业人员紧急制动阀操作不当，无法及时停车引发的调车事故，满足了优化调车作业流程，减轻调车作业人员劳动强度的生产需求，践行了科技保安全的理念。

3 设计内容

调车作业试风自动化装置是通过语音播报调车列尾部风压值进行试风操作，并采用无线通信方式，通过人工远程控制调车列排风，实现紧急制动操作。

调车作业试风装置由装设于调车机驾驶室内的司机控制盒、安装在调车列尾部的主机、主机天线及其手持终端组成。调车作业试风自动化装置设计结构如图1 所示。

图1 调车作业试风自动化装置设计结构

3.1 司机控制盒

司机控制盒由主控单元、LED 数码管显示、语音播送系统和“黑匣子”记录系统组成，在机车驾驶室内装设，与机车电台设备相连。司机控制盒负责将作业指令进行编码及解码，机车电台负责与调车列尾部主机之间进行指令的发送和接收。

调车作业试风装置与调车机车之间根据通信方式的不同，可以是固定的一台试风装置对应一台调车机车的“一对一”通信方式；也可以是试风装置与调车机车之间随机搭配的“一对多”“多对一”的通信方式。

通信关系建立后，司机依次按下控制盒的各个功能键就可以向主机发出各种数字编码指令，主机接收并执行，同时将结果以数字编码的形式回示机车，由控制盒解码后通过控制盒内的语音播送设备与LED 数码管显示设备以语音播放和数码显示的方式提示司机；控制盒内的“黑匣子”通过对作业数据的记录，来实现对整个作业过程的记录，由此达到再现调车作业试风装置作业全过程的目的。

3.2 试风主机

调车作业试风自动化装置主机结构如图2 所示。

图2 调车作业试风自动化装置主机结构

调车作业试风自动化装置主机有主板，可实现对外设模块进行自检、具有数据存储功能并实时记录主机的运行使用情况、可靠并及时地控制电磁阀开启和关闭；无线收发模块同手持端，采用433 MHz 通信模块，具有双工通信，可设置多信道，能避免多设备之间的相互干扰且能及时的响应命令；风压传感器采用差压式扁平式传感器，其中最大直径为16 mm。其体积小、可靠性高；电磁阀及阀体为一体式单阀控制结构设计；电池单元采用通用式18650 电池组，根据使用时间的要求，组合不同容量的电池组，使其满足使用要求；由高亮红色LED 灯珠组成的闪光灯，在夜间具有警示作用。

调车作业试风自动化装置主机各部分之间是通过主机壳、支架、排线等配件来实现主机内部机械结构与电气联锁上的连接。主体结构与尾部风管连接采用全铝件，在增加强度同时加强了对主板的抗干扰性能。

3.3 手持操作终端

调车作业试风自动化装置主机有显示单元，为了保证手持终端足够长的工作时间，需选用耗电量较小的单色LCD 显示器；控制单元部分可以说是整个手持终端的大脑，需要完成语音压缩、数据链路协议控制、界面实时刷新等各种复杂的工作，需拥有强大的运算能力；通信无线收发模块，采用433 MHz 通信模块，具有双工通信，可设置多信道，能避免多设备之间的相互干扰且能及时的响应命令；音频输出单元，采用2 W、8 Ω 的喇叭；电池模块采用18650 电池组对控制单元和通信模块供电，根据使用时间的要求，组合不同容量的电池组，使其满足使用要求。

3.4 附属设备

调车作业试风自动化装置的附属设备中，主机电池需要与充电器配套且型号一致；置号器用于由调车作业人员将调车机的机车号码输入到主机中，使调车机车与试风装置之间建立起通信关系。

4 工作原理

调车作业中，调车机与试风装置之间建立起“一对一”通信关系后，调车机乘务员操作机车上的司机控制盒，发出检测尾部风压等数字编码指令；经试风装置主机天线接收并进行高频解调，解调后的信号进入主控板，通过其识别后执行相应的指令，如读取尾部风压数据等，并把执行的结果以数字编码和语音的形式向机车乘务员与调车作业人员播送提示。

列车尾部控制监测端与调车列尾部车辆风管连结后，若调车列整列贯通良好，则列车尾部控制监测端中的风压表通过风压传感器，风压数值变成语音播报出来，连结员通过听取语音读数来判断调车列试风情况；若列车尾部控制监测端未发出语音读数，则说明调车列尾部未进行充风、无风压值，需要人工对整个调车列的软管连结与车辆折角塞门情况进行检查。

试风良好后，调车列起动，开始作业。列车尾部控制监测端的闪光灯发出红色光线，起到警示作用。遇到紧急情况，调车列必须停车时，连结员按下手持端放风按钮手持终端以无线传输形式向列车尾部控制监测端发布命令，列车尾部控制监测端迅速排风，调车列制动停车。

5 调车作业试风装置在实际生产中的应用设想

调车作业试风装置的司机控制盒可以装设在机车驾驶室内，固定在调车机车上；试风装置的主机随车携带，由调车乘务员保管，作业时交于调车作业人员，作业完毕交还司机，双方履行主机交接签认手续，与当前朔黄线列尾的使用方式一致。也可以通过合理设计将司机控制盒的功能装设到当前广泛使用的便携式无线调车灯显设备中，实现一台设备、多种功能，由调车长保管，作业时在调车机司机操作台上临时安装使用，作业完毕拆下、收回；试风装置主机由连结员保管，作业时由其安装于调车列尾部最后一辆上，作业完毕收回。

需要特别指出的是，调车作业试风装置属于室外通信设备，必须具备适应恶劣环境下运行的功能。

6 结束语

朔黄线管内没有驼峰设备，不进行驼峰溜放作业，调车作业主要有列车编组、解体以及车辆摘挂、转线、取送，在这些作业中，按规定试风是卡控调车安全作业最为重要的环节，本装置能够实现调车列尾部风压不间断实时播放及调车列尾部一键放风的智能化效果，彻底杜绝调车作业当中的作业人员未确认调车列整列贯通状态而导致制动力不足引发的调车相撞事故，彻底杜绝遇到紧急情况时作业人员紧急制动阀操作不当，无法及时停车引发的调车事故，优化调车作业流程，减轻调车作业人员劳动强度，对保障生产安全具有很高的实用价值。

当前，相比于行车设备更新换代，逐步替代人工作业的前进步伐，调车设备的发展还相当滞后，调车设备领域的发展空间巨大，诸如，眼下性能日臻完备的可视通话、GPS 定位、雷达测速及测距等新技术相信在不久的将来会在调车设备领域中得到广泛使用。届时，调车作业试风装置可以与这些新技术进行有效融合，综合研发，设计出功能更为强大，可以完全替代人工进行调车作业的先进设备，为朔黄铁路调车作业安全高效开展，提供坚实的技术保障。