面对大准铁路日益增长的运输需求, 高速铁路的快速发展决定了接触网作业车的发展趋势是:功率大型化、运行速度快速化、牵引吨位大型化、维修周期长期化、行驶安全装备智能化。新的接触网作业车将釆用功率更大、燃油经济性更好、废气排放标准更高的环保型发动机;所选用的零部件使用寿命更长、故障率更低;实现电磁阀和电控阀自动控制, 使控制自动准确;安全设施更完善, 操作更简单, 安全性能更好;司乘人员的工作和生活环境的舒适性不断提高, 运行稳定性进一步提高。
然而, 目前接触网作业车的安全使用状况却比较差, 接触网作业车司机臆测行车、误认信号或违章超速造成的事敌时有发生, 严重威胁铁路运输生产安全。
现有接触网作业车运行安全是在规章和车载行车安全设备的共同作用下完成的。车载行车安全设备的使用, 解决了接触网作业车超速行驶、冒进信号、溜逸等主要问题, 大大增强了接触网作业车的运行安全。
目前接触网作业车车载安全设备主要指运行监控记录装置、机车信号机和无线列调电话, 即所谓的三项安全设备。无线列调电话用于司机、调度员、车站值班员之间的通话;机车信号机是通过感应器接收加载在轨道电路上的信号, 通过信息鉴别、信息译解将列车运行前方显示的铁路地面信号, 正确复示于列车上的双面八显示色灯信号机柱上;运行监控记录装置集机车信号、运行监控、自动停车、数据及语音记录为一体。无线列调电话和机车信号机都连接在运行监控记录装置上, 通过运行监控记录装置发挥作用。三项设备和在一起能实现获取行车信号、通话、速度控制、防冒进信号、防溜逸、自动停车、语音警报等功能。
基于三项安全设备的安全系统通过车辆状态监控、速度监控、换端换向操作、自动报警及语音提示等措施来确保行车安全。
接触网作业车车辆状态监控主要是在行车过程中或车辆停留时, 自动监控车辆状态, 根据预设的条件判断, 适时的提醒司机, 并根据情况施行常用制动、紧急制动, 实现监控和自动停车功能。接触网作业车的监控功能归结起来就是实现“防冒、防超、防溜”的作用。这三大功能的实现, 最终落实到对接触网作业车速度的控制上。自停功能也是让接触网作业车速度变为零的过程。因此, 实现对接触网作业车速度的控制就能实现监控和自停功能。
接触网作业车车辆控制系统要实现“防冒、防超、防溜”的作用目标, 必需获得行车指令、运行线路状况和车辆自身状况等三方面的信息。行车指令主要指是否允许接触网作业车运行及允许运行的速度。控制系统通过机车信号获得行车指令的。运行线路状况指线路的坡道、曲线、隧道情况, 以及各种运输设施 (车站、道忿、信号机) 布置等情况。控制系统通过将运行区段的线路和设施等有关参数预先存储于主机中获得的。接触网作业车车辆自身状况指编组辆数、换长、实际运行速度、接触网作业车所处线路的位置等。运行速度由车轴端速度传感器得到;接触网作业车位置信息根据运行速度计算走行里程得到。通过实时检测接触网作业车运行的速度, 并依次调出事先存入控制系统内的线路参数, 从而计算出接触网作业车距前方信号机的距离, 再结合机车信号显示状态及列车编组等条件, 实时计算出接触网作业车不超速或不冒进显示关闭信号的允许接触网作业车运行的最高限制速度, 当接触网作业车运行速度达到最高限制速度时, 启动常用制动使接触网作业车减速, 当接触网作业车运行速度达到最高限制速度加5km/h或有可能冒进关闭的信号机时, 启动紧急制动, 使接触网作业车停车, 从而防止接触网作业车超速运行和冒进信号。
接触网作业车操纵端的操控一直是保证接触网作业车的重中之重, 而接触网作业车作业的特殊性要求接触网作业车能进行两端操作。目前是以规章强制要求司机和乘务人员处理非操纵端的形式来保证安全。接触网作业车空气制动系统自动制动阀的下面都有一个截断塞门, 用来关闭制动管, 截断总风虹向制动管充风的通路。该塞门在制动操纵端必须打开, 非制动操纵端则要求关闭如果非制动操纵端塞门未关闭, 而且自阀手把置于缓解位, 此时如果施行制动, 就不起制动作用。在接触网作业车运行中, 非操纵端自阀的进出风路都应该截断, 才能保证对自阀的任何操作都不影响整个风路。为改进后的接触网作业车制动管路。增添了一个二位五通气动阀和两个二位二通阀, 就可实现接触网作业车空气制动装置换端操作, 保证非操作端自阀动作失效。
按规章要求, 在换端操作时, 非操纵端手油门应放到熄火位置, 不能动。接触网作业车手油门控制是通过手油门手柄连杆、连接钢绳、连杆、油门操纵杆、回位弹簧等共同作用完成。在手油门连杆处加锁定装置, 通过电磁阀控制, 就可以实现非操作端锁定功能。
接触网作业车换向操作采用互斥的操作方式。在开关信号和电磁阀之间增加逻辑判断单元, 把开关信号和当前的速度信号、非操纵端幵关位置信号进行逻辑运算, 只有当非操端的转换开关置于中立位、当前速度为零时, 另一端的转换开关才能有效的操作, 否则, 系统会语音提示“操作错误”。这就保证了当接触网作业车运行时, 非操作端的转换开关操作是无效的, 车未停稳也不能换向。
当接触网作业车安全控制系统有关参数值将要达到预设安全值而已达到警报值时, 系统给出语音警报;若超过了预设安全值, 给出警报, 并要求司机给出回应信号, 若在规定的时间系统没有接收到司机的正确回应信号, 则系统切到自动控制模式, 自动釆取措施, 使相关参数回到规定值以内。在系统自动控制过程中, 司机对系统的操作无效;系统实现控制之后, 允许司机通过解锁按钮解锁系统, 否则, 系统在设定时间内自动解锁, 退出自动控制模式。
系统需要监控的参数有机油压力、燃油量、水温、列车管风压、车辆运行速度、轴温等。在车辆运行中, 当机油压力、燃油量、列车管风压降到预设的值以下时, 系统报警, 语音提示, 如果司机不在规定的时间内处理, 解除警报, 则系统自动启动常用制动停车。水温、轴温则是达到或超过设定值时, 采取上述措施。速度的警报和控制在监控功能里已经分析过, 这里不再熬述。
语音系统主要是针对车辆无线列调电话而设置。车辆行驶作业中, 司机的通话需要记录, 在出现事故或需要分析行车相关问题时, 可以调出语音信息。所以, 语音系统的功能主要是能实现语音数据的存储。
由于作业车对接触网检修维护的特殊运行状态, 人员的操作和配合对于接触网作业车的安全显得至关重要。其安全控制中不能缺少的一环就是人机联控措施。各工种人员必须明确各自职责, 严格按照联控管理措施进行工作程序。
负责作业中各作业组人员分工 (明确作业车组监护人) 、车辆安排、各项安全措施的布置、落实, 对本次作业的整体工作负责。接触网作业中, 负责停电接地、行车防护、送电消令、列车放行的把关确认, 并对各作业组作业全过程全方位安全监控;负责对整个作业范围内车辆、车梯的动态安全监控。工作领导人在任何情况下, 均不得上车上网亲自参加作业, 主要在地面实施安全监控。
负责出车前作业平台操作灵活性的检查与确认, 作业中专门负责作业平台的升降、转动操作;负责在作业平台上监护作业组平台作业过程中的人身、设备、作业安全, 当作业人员超出作业平台范围作业时, 应监护其必须扎好安全带进行作业。在接触网停电作业时, 负责给作业车司机下达接通或断开控制作业台升降和旋转电源开关的指令。在车辆移动前, 负责操作作业平台完全复位, 确认作业人员归至安全位置、接触网设备不影响车辆安全运行, 并按照规范用语与作业车司机进行联控, 指挥作业车辆移动配合作业。作业车移动过程中负责对作业组成员的安全监控, 确保作业平台上作业人员以及设备车辆安全。
配合作业中, 坚守岗位, 监控作业车辆的各项状态, 防止车辆遛迤;必须严格按作业车监护人的指令操纵车辆, 严禁擅自动车, 并有权拒绝执行除作业车监护人以外任何人员的动车指令;按照副司机发出的车辆运行信号和信息, 确认、鸣笛后方能动车。
配合作业中, 负责监听作业车司机与作业监护人的互通联控信息, 发现司机复诵错误以及非作业车监护人员发出动车指令时, 应及时提醒司机。作业车移动前, 对作业台复位、人员归至安全 (作业台上人员必须蹲下) 位置、车辆移动方向线路条件具备动车条件进行确认把关。与司机联控, 用旗语或防护电话站在规定位置引导车辆运行, 全力做好作业车辆配合接触网作业的行车安全监控工作。
出车前, 对于停放在无电化股道的作业车, 由司机和使用作业车的作业组监护人共同对作业台的升降、转动灵活性进行检查和确认, 同时作业组监护人在轨道车工作日志的保养检修记录栏内填写作业台检查结果和姓名。
作业平台的升降、转动由使用作业车的作业组的监护人专门负责操作, 监护人必须熟练掌握作业平台操作标准。作业台开始使用后严禁司乘人员在车辆下位操作作业平台。作业平台上操作出现故障时, 司乘人员可在下车位操作作业平台, 但必须要与作业平台上的作业组监护人相互联系确认。作业台的升降和旋转设有限位装置, 在听到报警铃响时应立即停止操作或反向操作。为防止作业平台复位不到位, 作业车辆加装闭锁装置, 确保运行安全。
作业平台在升降或旋转时, 严禁任何人员上下作业台梯登。在操作升降的同时, 不允许操作回转。作业结束后, 作业平台上不得堆放任何材料工具。
复线正线作业时, 在操作作业台时, 为防止作业平台误向临线方向旋转, 悬挂“严禁向上 (下) 行旋转”的警示标志牌, 作业时, 根据作业线别, 悬挂在作业平台控制台旁。
作业组监护人与司机、司机与副司机相互联系, 作业监护人、司机、副司机各持一台对讲机进行联系。作业平台上的作业组监护人与司机联系后, 司机复诵, 副司机监听, 并确认作业台复位、人员归至安全 (作业台上人员必须蹲下) 位置、线路条件具备动车条件, 用信号旗引导车辆运行, 司机鸣笛动车。
作业组监护人在发出动车指令前, 作业台必须旋转归位、落底到位 (架线作业时, 作业平台可不要求落底, 但必须满足作业台栏杆最高点低于导线不小于500mm) , 同时作业台上所有人员必须蹲在作业台地板上, 手扶好栏杆, 车辆移动时不允许作业人员站立。
作业车在作业过程中, 副司机要站在车辆前进方向的线路外侧司机能看到的地面位置 (复线区段, 不得越过邻线侧本线枕木头) 进行引导, 要求戴安全帽、持信号旗。作业车作业过程中如带平板车推进运行时, 副司机也必须确认作业车及平板车运行条件。
作业转点 (运行距离接触网超过四个跨距时) 以及接触网放线作业, 作业车副司机到达规定位置 (作业车辆带平板推进运行时, 副司机必须站在平板前端左侧位置;单机运行时, 在副司机位置) 引导车辆运行。在作业或车辆运行中, 如发现有危及人身、行车设备安全的突发情况, 参加作业的所有成员均有权命令立即停车。
接触网停电作业要严格执行派车单制度, 派车单上必须指明作业车监护人姓名, 根据作业内容制定相应的安全防范措施, 提前一天将派车单交给司乘人员。除作业车监护人外, 其余任何人无权给作业车司机下达接通或断开控制作业台升降和旋转的电源开关以及车辆移动的指令, 一经检查发现有越权指挥或多头指挥的现象, 将按照安质效有关项目纳入考核。
伴随着电气化铁路的高速发展中先进技术的不断应用, 接触网作业车的安全性能也在不断提升。其车载设备不断向智能化、网络化、人性化特点迈进。
近些年来已经出现基于控制器局域网络的车辆安全控制系统。它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。与一般的通信总线相比, 它所传输的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计, 越来越受到人们的重视。
这种新型的车辆安全控制系统采用先进的总线技术, 和车辆链接的硬件对象组成网络, 采用智能型软件, 实施模块化管理, 达到对车辆各种参数的有效监控和全自动预警, 并使人机联控的效能发挥到最大。
接触网作业车安全控制系统主要链接对象有选端开关、百叶窗开关、倒车风斗开关、手油门控制器、转换开关、机车信号感应器、机油压力传感器、发动机温度传感器、发动机熄火装置、轴温传感器、环境温度传感器、速度传感器、总风虹、均衡风虹、列车管、制动红、无线列调电话、机车信号、仪表显示器等。系统主要控制电磁阀、开关器件的动作, 再由电磁阀、开关器件控制的部件动作实现车辆控制。系统所需信息主要由各种传感器件、信号感应器和内置的数据提供。
在软件设计上面, 主控制器会检查各个设备的工作情况, 及时发现没有及时响应的设备, 从而在最短的时间里面检测到错误。另一方面, 在更换设备后, 新添加的设备会自动向主控制器发送信息, 表明自己身份, 从而在主控制器里面进行备案, 达到系统不需要重启, 就可以更换零部件的目的。如果设备检测到自身出现问题后, 还可以发送紧急报文, 通知主控制器切换到备用设备, 或者其他的处理。这些都体现了新型车辆安全控制系统的智能化优点。
在正常工作中, 系统上电后, 各个子模块发送上电报文, 通过主控制器和备用模块相互配合。整个系统, 现场的各传感器把环境各个参数的检测信号 (数字量、模拟量、开关量) 进行模数转换或者幵关信号转换处理后, 同时报警通知用户。
新型接触网作业车安全操作系统将是未来接触网作业车的发展趋势, 但要把新型系统运用到每台现有的接触网作业车上, 实现理想状态下的安全控制, 需要技术的不断更新和实践的不断探索。
摘要：接触网作业车是铁路接触网铺网架设和维修施工不可缺少的专用设备, 其运行直接关系着铁路运输生产安全。随着大准铁路跨越式发展, 各种类型接触网作业车上线运行作业更加频繁, 其运行安全显得尤为重要。本文从分析现有接触网作业车的车载行车安全设备出发, 系统地分析接触网作业车的行车安全需要, 通过对接触网作业车使用现状进行分析, 对安全控制的方法提出建议。
关键词：接触网,周期,监控
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