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1、25G 型客车制动监测系统研究 肖孝军 王兴华 王世博 中车唐山机车车辆有限公司 中国铁路总公司运输局 中车南京浦镇车辆有限公司 摘 要： 根据 25G 型客车的实际运用需求, 在 KAX1 型客车行车安全监测诊断系统的基础上, 设计了 25G 型客车制动监测系统。该系统实现了既有 25G 型 DC 600V 供电客车制动系统压力数据采集、诊断、TCDS 车载主机无线传输功能, 能够有效监测客车制动系统制动缸、副风缸、列车管、总风管压力和防滑器的状态, 实现对客车制动系统的实时监测。2014 年 2 月该系统在哈尔滨局齐齐哈尔北车辆段海拉尔车间开始运用考核, 2016 年 1 月该系统通过运用
2、考核评审并开始批量装车运用, 现场运用效果良好, 达到预期设计目标。关键词： 制动监测; TCDS 系统; 作者简介：肖孝军 (1984) 男, 工程师收稿日期：2017-05-19Overview of 25G Coach Train Running Diagnosis SystemXIAO Xiaojun WANG Xinghua WANG Shibo CRRC Tangshan Co., Ltd; Locomotive Department of China Railway; CRRC Nanjing Puzhen Co., Ltd.; Abstract： According to th
3、e actual application requirements of 25 Gtrain, on the basis of KAX1 Train Coach Running Diagnosis System, we designed 25 Gtrain coach running diagnosis system.The system realized pressure data acquisition diagnosis and wireless transmission of Train Coach Running Diagnosis System function of brake
4、system of the existing of DC 600 Vpower supply of 25 Gtrain, this system can be used to monitor brake cylinder pressure, auxiliary cylinder pressure, train pipe pressure, total duct pressure of train brake system and the state of the anti-skid device, the purpose is to realize the real-time monitori
5、ng of the train braking system.In February 2014, the system was used in the workshop of Hailar of Qigihar North Depot of Harbin Railway Bureau.In January 2016, the system passed assessment and start the use of bulk loading, the application is good which achieved desired goals.Keyword： brake diagnosi
6、s; TCDS; Received： 2017-05-1925G 型客车是我国铁路旅客列车中的一个重要组成部分, 经过 6 次大提速之后, 现在担负着我国铁路旅客列车的重要运输任务。25G 型客车有其运营特点:各种山区坡道区段复杂、运行里程长、经常跨铁路局运行、启动加速与制动工况多。上述运营特点使得其轮对轴温监测、制动系统等方面故障多发, 危及行车安全、影响正常运输秩序、增加运用维护成本。根据上述 25G 型客车的运用特点及管理要求, 对其实现系统化、信息化、平台化的监测、运用维护与管理一体化是各级铁路运用部门的目标, 车辆部门建立了 TCDS 系统, 满足了各铁路局各客车段对 25G 型客车
7、的监测、运用维护与管理一体化的需求。但随着技术的发展、新老列车的更替, 对于 TCDS 系统又提出了要求, 为满足客户新的要求, 不断增强 TCDS 系统的功能, 迫切需要对 TCDS 系统车载监控设备进行扩展, 包括对既有车车载安全监控设备的扩展改造, 对新造车的标准配置安装。经过功能扩展, 使 TCDS 系统对列车运行状态的监控更为全面, 也更好地利用 TCDS 系统的现有资源, 使客车段各级运用管理部门的工作信息化、标准化得到加强, 使列车安全运营和维护检修更为有效, 为铁路的安全生产提供更好的保障。车辆制动系统故障在行车过程中经常发生, 但在列车静止状态下进行制动试验时往往无法复现,
8、难以发现。对于由于列车速度的提高制动系统故障已成为危及行车安全的重大隐患。引起制动系统故障的因素较多, 经过调研, 以下的故障发生情况较多见:(1) 在现场运用中, 一些偶然因素使列车管的压力产生了较大的波动, 当这压力波动超过车辆分配阀的稳定性时, 则出现司机未施行制动却出闸的不正常现象。在山区, 由电力机车牵引列车, 意外抱闸问题时有发生。而且有些分配阀制动后长时间不缓解, 当列车速度较高、制动缸压力较高、抱闸时间过长会造成制动盘冒烟起火, 严重危及列车运行安全。此问题是在列车运行的过程中出现的, 车上的司乘人员很难察觉。有关部门对此虽然进行过多次试验和调查。但始终未能得到圆满的解决。(2
9、) 由于列车管充风过充, 造成自然制动。(3) 即使是列车管的压力变化正常时, 车辆制动系统有时也会出现作用异常, 这种情形往往在车辆运行中偶然出现。而在停车后, 按规范做单车制动试验或列车制动试验又复现不出来。(4) 折角塞门、截断塞门和制动缸排气塞门的误关, 也是产生制动事故的原因之一, 为此, 有些运用部门采用铁丝捆绑塞门的方式来解决, 但误关塞门现象仍时有发生。因此, 对普通列车制动系统在运行状态下采用实时安全监测诊断技术, 对确保列车运行安全, 库检作业实行信息化的动态质量控制和检修管理不但具有现实必要性, 而且具有推动客车检修体系网络化信息化的深远意义。对自动式空气制动机的故障进行
10、实时在线监测诊断, 是保证客车行运行安全的迫切需要, 中国铁道科学研究院机车车辆研究所自主设计了一套全新的采用微处理器的智能监测诊断方案, 实现了普通客车空气制动系统的故障实时在线监测诊断, 经过长期的运行考核改进, 诊断的可靠性和准确性都达到了较高的水平。1 系统设计结合实际需求, 基于 TCDS 系统网络通信系统, 利用 25G 型车中预留的贯通全列的双绞屏蔽线, 设计了适用于 25G 型车的安全监测系统, 其保留了 KAX1型客车行车安全监测诊断系统的优点, 同时根据 25G 型车辆的实际情况进行结构优化与创新, 该系统结构设计如下。1.1 总体结构(1) 每节车厢安装一个制动监测节点,
11、 通过列车网络实现全列数据通信。(2) 列车网络类型为 Lonworks, 使用 39 芯连接器中的 2 根双绞屏蔽线缆 (备用线) 。(3) 监控车 (广播车) 安装的监测节点与 TCDS 主机连接完成无线传输功能。(4) 每节车厢制动监测节点均可与防滑器通信。(5) 首/尾车安装便携式显示屏, 接收并显示全列制动监测节点的数据及报警。图 1 总体拓扑结构图 下载原图1.2 网络拓扑结构由于目前 25G 型客车 39 芯通讯线中预留双绞屏蔽线, 利用 LonWorks 技术可实现全列车网络连接。LonWorks 作为通用型测控网络, 它既可以作为列车总线, 也可以作为车厢总线, 网络结构灵活
12、。LonWorks 技术支持列车重新编组, 具有良好的适应性, 适用于各种轨道车辆, 可用于固定或可变编组列车。此外, LonWorks 的一大优势还在于它较高的性能价格比。随着 LonWorks 的广泛应用, 在国内有多家代理和出售 LonWorks 产品的公司。这些产品价格相对合理, 且可提供用户进行技术开发的资料。用户购买产品和开发平台十分方便, 一次投入小。综上所述, LonWorks 技术具有较好的灵活性、适应性和性能价格比, 适用于轨道交通通信网络。为便于各车厢网络共享数据, 列车网络拓扑结构采用对等式网络的方式, 任意车厢的网络节点都能接收全列的通信数据。每节车厢的网络节点安装一
13、块网关板卡, 用于实现全车网络连接。主机可依据总风管来自动识别首/尾车并投入终端电阻。当自动投入终端电阻失败时, 可通过“中间车/首尾车”按钮来设置中间车/首尾车。系统网络拓扑结构见图 2。图 2 系统网络拓扑结构示意图 下载原图1.3 制动监测节点结构单车制动监测节点由制动监测主机、制动缸压力传感器单元、列车管压力传感器单元、副风缸压力传感器、线缆和连接器组成, 其中首尾车增加总风管压力传感器组合, 广播车监测节点连接 TCDS 主机, 首/尾车监测节点接便携式显示屏, 各车厢制动监测节点均可与防滑器通信。节点结构如图 3 所示。2 装车运用根据运辆客车函【2016】69 号“中国铁路总公司
14、运输局关于印发既有 25G 型DC 600V 供电客车 TCDS 扩展制动监测功能改造方案的通知”, 各铁路局根据计划, 结合厂修安排对既有 25G 型 DC 600V 供电客车实施 TCDS 扩展制动监测功能改造。为保证已改造客车正常运用, 播音车 (TCDS 主机车) 可结合运用进行制动监测主机加装、TCDS 软件更新等改造。图 3 单车制动监测节点结构示意图 下载原图截止 2017 年 2 月, 九个检修工厂 (西安、唐山、成都、四方、浦镇、长春、广州、柳州、沈阳) 已完成 2016 年度既有 25G 型 DC 600V 供电客车加装制动监测系统工作, 共计改造 852 辆。2016 年
15、厂修加装制动监测系统的客车目前均已到客车段, 部分铁路局已开始使用 (武汉局) , 多数铁路局未开机运用, 客车段里反馈目前正调整编组全列运用, 对于不能满足全列编组的客车正协调客车段内部工作, 安排分工进行全列车网络贯通工作。2016 年在客车段运用播音车 (TCDS 主机车) 加装制动监测主机工作未进行, 编组中有厂修加装制动监测系统的客车不能数据落地。2.1 铁路局制动监测系统装车情况2016 年 15 个铁路局 (哈尔滨局、沈阳局、北京局、郑州局、武汉局、西安局、济南局、上海局、南昌局、广铁集团、南宁局、成都局、昆明局、兰州局和青藏公司) 既有 25G 型 DC 600V 客车均有客车
16、进行厂修加装制动监测系统, 共计加装 852 辆, 剩余 3 个铁路局 (太原局、呼和局和乌鲁木齐局) 未进行厂修加装制动监测系统工作 (见图 4) 。图 4 铁路局装车数量 下载原图2.2 铁路局制动监测系统运用情况运辆客车函【2016】69 号要求:各铁路局原则上应将已实施改造的车辆进行集中编组运用;不能集中编组运用时, 须确认编组中其他未改造车辆的 39 芯通信连接器的 29、30、35 针通信电缆敷设到位、接线正确。2.3 制动主机开机运用情况以武汉局 K121 车次 (上海南十堰) 为例, 该车为 17 辆编组, 全部安装制动监测系统, 其中装有 4 套中车青岛四方车辆研究所有限公司 (简称:四方所) 制动监测系统, 13 套中国铁道科学研究院 (简称:铁科院) 制动监测系统, 播音车加装四方所主机, 首尾车加装四方所和铁科院各一套。(1) 通过集中显示屏查看全列编组信息 (见图 5图 8) 通过首尾车集中显示屏可查看到全列制动、防滑器、版本和报警信息。(2) 通过 TCDS 网页查看全列编组通
