利用机车“防撞土挡装置”实现调车信号监控装置自动控

2010-05-15 11:00阅读：

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利用机车“防撞土挡装置”
实现调车信号监控装置自动控制的设想与研究
合肥机务段芜湖运用车间机车乘务员黄仕军
摘要：为扼制调车作业闯“蓝灯”的惯性事故，笔者利用现有机车“防撞土挡装置”进行较少的改造，设计出防止冒进调车信号的“防冒装置”，以实现对调车信号的自动控制。
关键词：调车信号监控装置自动控制
引言：由于调车信号机多而且不易实现发码，在调车状态下，机车监控装置因无法接收地面调车信号机的信息进行自动控制，完全依靠“人”控，当乘务员疏忽未确认地面调车信号启动机车，就会发生冒进调车蓝灯信号，构成“挤”、“脱”“撞”等调车惯性事故，严重危及行车安全。笔者利用现有机车“防撞土挡装置”，设计出对调车信号进行监控装置的自停控制的调车作业防冒装置，以防止在调车作业时冒进调车信号。
⒈机车“防撞土挡装置”的基本原理及应用情况

防撞磁铁实图（图1）

防撞装置监控控制模式（图2）

机车“防撞土挡装置”在机车上的应用已有多年，目前，大部分大运转和调小机车上，都已安装了机车“防撞土挡装置”装置。机车“防撞土挡装置”结构简单，主要由地面设备和车载设备两部分组成，与机车监控装置相连接，采用预警（限速）—控制（绝对停车）的方式实现机车防撞土挡。

感应线圈实图（图3）

点式信号转换器（图4）

地面设备由3个安装在钢轨旁的永磁铁组成，在距土挡约 200米处、机车运行方向的左侧装有1个永磁铁（如图1），这是一个预警点，当调机的越过这个点后监控窗口限速下降，起到预警限速控制作用（图2中的磁铁1）；在距土挡约50米处装2个相距2－4米的永磁铁（图2中的磁铁2、3），这是绝对停车点，越过它，监控实施紧急制动起到绝对停车的作用（监控控制模式如图2）。车载设备主要有装在机车左1和右6动轮旁的感应线圈（如图3）、点式信号转换器（如图4）、防撞切除按键盘及与监控装置的连接线等组成。
根据防撞土挡监控控制模式，当监控装置在“调车状态”下，装在机车上的感应线圈与钢轨旁的防撞磁铁的相对速度大于等于1km/h时，感应线圈就会感应出大于3V的脉冲信号，通过点式信号转换器进行信号转换，再传输给监控装置。当监控装置收到一个点式信号，监控窗口限速下降到15km/h,提示司机控制速度，控速运行100米后，窗口限速下降到10km/h。当监控装置接收到两个连续的点式信号，监控装置立即采取紧急制动措施，以防止机车撞上土挡。当机车需要越过绝对停车点时，司机可以通过按下“防撞切除按键”，并控速3km/h以下越过。
机车“防撞土挡”装置结构、原理简单，性能可靠、维护工作少，通过几年的使用，机车乘务员都熟练掌握了其操作要领，大大减少了机车撞土挡事故。
⒉利用“防撞装置”设计“防冒装置”的基本原理

（图5）

根据机车“防撞土挡装置”的原理，只需对当前监控控制模式稍作修改，就可以实现对调车信号的“预警提示（控速）—自停防冒”控制功能，取名为“调车信号防冒装置”，其监控控制原理图及磁铁安装位置如图5所示。为实现调车信号的“预警提示—自停防冒”功能，需在每架调车信号机前方的钢轨旁设置3个磁铁装置，为区别防撞磁铁和便于进行理论分析，如原理图所示，将远离信号机的第一个具有预警功能的磁铁称为“预警磁铁”，第二、三个具有自停功能的两个磁铁取名为“防冒磁铁”。预警磁铁应安装在信号机前10米左右，以方便乘务员确认信号即可；防冒磁铁的安装位置，可根据信号机的实际情况来确定约2－5米左右，以保证在紧急制动时机车不挤岔为准。
⒉1预警功能的实现。预警磁铁采用与防撞磁铁一样的永磁铁，在距调车信号机约10米处安装一个永磁铁。当机车感应到一个预警信息，监控装置判断为预警信息，监控装置调用“请确认调车信号”的语音提示，司机通过按压监控[定标]键确认信号，监控装置在5S内接到[定标]信息后，自动取消窗口限速下降功能，仅起到提醒司机确认调车信号功能。如果司机未按压[定标]键确认信号，5S后窗口限速下降至15km/h,起到监控限速控制功能。
要实现调车模式下的预警提示功能，必须对现有的防撞土挡监控控制模式进行修改：
1为区别一个或两个点式信息的第一个信息，监控装置需设置是一个点式信息（预警信息）还是两个连续点式信息（防冒信息）的判断程序。当监控装置收到一个点式信息，首先启动距离判断程序，当走行距离大于防冒磁铁之间的设置距离（暂设1米，如果技术上能实现，距离越小越好）仍未收到第二个点式信息时判断为预警信息，启用预警模式。在1米内收到两个点式信息时，启用防冒模式。

（图6）

2监控判断接收到预警信息时，监控窗口限速不立即下降，先调用“请确认调车信号”的语音提示，司机须在5S内按压[定标]键或机车速度为0后，监控窗口限速不下降，否则，5S后监控窗口限速按常用制动模式下降至15km/h。
3监控装置在调车模式下，按压[定标]键，除具有“打点”记录功能，还需增设解除5S后监控窗口降速的功能和停车确认反弹监控限速功能。
4修改后的防撞土挡监控模式如图6所示。在调机进入尽头线时，越过磁铁1后，虽然窗口限速5S后才下降到15km/h,但由于磁铁1距土挡还有150－200米，并不影响土挡预警功能的实现。

（图7）

⒉2自停防冒功能的实现。两个防冒磁铁采用电磁铁，电磁铁的电源取自调车信号机的蓝灯、出站或进路信号的红灯（原理如图7），受信号电源的控制，当信号为关闭状态时，两个防冒磁铁产生磁场，机车越过时能接收到地面的防冒信息，直接实施紧急制动，起到绝对停车的作用；信号为白灯开放状态下，两个防冒磁铁因没有电源而未产生磁场，机车越过时不能感应出点式信息，不起自停作用，可以直接越过，从而实现了调车信号监控自动防护控制功能。
要实现调车模式下的自停防冒功能，需达到以下条件：
1电磁铁要具有良好的导磁性能，磁滞率、剩磁率应在规定的范围内，否则容易造成监控误动作。
2电磁铁的电源接线，要遵守“故障导向安全”的原则，当信号故障、停用情况均应视为信号为关闭状态，防冒电磁铁都要具有磁场。
3监控装置要针对防冒磁铁，设置专门的解锁功能，并且其解锁功能要区别于防撞切除功能，解锁后机车能以规定速度越过防冒磁铁，而不是防撞切除的3km/h以下，以应对调车信号停用或防冒装置故障时的解锁作用。
⒊“调车信号防冒装置”的实际应用分析

（图9）

（图8）

由于各车站（场）的信号设备布置不尽相同，在实施中要根据具体情况，具体对待。

（图10）

⒊1安装距离不足时的处理。由于调车信号多且多设置在道岔最密集的处所，相同方向的信号机之间的距离（如图8）有的只有4－5米，不具备设置预警磁铁的位置，可只设置防冒磁铁。信号机与岔尖之间的距离（如图9）有时只有2－3米，可将预警磁铁分别安装在道岔外方，也可以只安装防冒磁铁。
⒊2用永磁铁代替电磁铁。为节约投资，实现基本的控制提醒功能，可直接在信号机前安装两个永磁铁代替具有电磁特性的防冒磁铁，起到绝对停车的作用（如图10）。
⒊3只设一个预警磁铁。

（图11）

还可以根据实际情况，只在信号机前装设一个预警磁铁，只实现预警提示功能。（如图11）信号机前的预警磁铁，可以是永磁铁也可以是受信号机控制的电磁铁，在现有防撞监控模式下，虽然实现不了防冒信号功能，但能实现提醒控速作用。
⒊4用于防护区间。为防止调车作业时机车越过反向进站信号机或站界标进入区间，可在反向进站信号机或站界前适当位置安装1个或2个永磁铁，起到预警提示或防止冒进区间作用。如图12所示。

（图13）

（图12）

⒊5完全控制功能。为减少防冒装置的盲区，可以在信号机旁再增加一副防冒磁铁（如图13），使其具备完全控制功能。
⒋保障措施
利用现有机车“防撞土挡

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