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快捷貨運(yùn)列車供電及安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)

文檔作者：楊東軍，張利軍，任向杰，畢經(jīng)全文檔來(lái)源：中車青島四方車輛研究所有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年06月10日
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車輛產(chǎn)品與零部件鐵道車輛第54卷第9期2016年9月
文章編號(hào)：1002—760212016)09—0021—03
，陜捷貨運(yùn)列車供電及安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)
楊東軍，張利軍，任向杰，畢經(jīng)全
(中車青島四方車輛研究所有限公司，山東青島266031)
摘要：針對(duì)快捷貨運(yùn)列車，提出了集中供電和分散供電方案，并介紹了集軸溫監(jiān)控、電子防滑、火災(zāi)報(bào)警、制動(dòng)監(jiān)
測(cè)、電空制動(dòng)、防盜監(jiān)控等為一體的安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：快捷貨運(yùn)列車；供電系統(tǒng)；安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：U270．38+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B
隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展，貨運(yùn)列車提速勢(shì)在必1．1 集中供電方式
行。列車提速關(guān)系到行車安全，而既有貨運(yùn)列車并未當(dāng)采用既有客貨兩用電力機(jī)車DC 600 V或AC
設(shè)置供電和安全監(jiān)控系統(tǒng)，且貨運(yùn)列車的任意編組也380 V供電時(shí)，機(jī)車通過(guò)既有DC 600 V或AC 380 V
給列車的安全監(jiān)控造成困難口1。因此，本文提出了針連接器與貨車連接，為全列貨車集中供電(其拓?fù)淙鐖D
對(duì)快捷貨運(yùn)列車的簡(jiǎn)捷的集中供電方案和便于列車任1所示)。特種貨車(如圖1中首車)用于和機(jī)車直接
意編組的分散供電方案，同時(shí)考慮快捷貨運(yùn)列車運(yùn)行連接，與普通貨車相比，增加了供電連接器、電源轉(zhuǎn)換
中的安全隱患及用戶需求，設(shè)計(jì)了集軸溫監(jiān)控、電子防裝置和供電模塊。
詢等為一體的安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)‘2|。車輸出的DC 600 V或AC 380 V轉(zhuǎn)換為DC 110 V，
1 供電系統(tǒng)DC110 V電源接口。
由于目前貨車沒(méi)有設(shè)置供電系統(tǒng)，導(dǎo)致無(wú)法配置供電模塊輸出DC 230 V，接人貫通母線，為貨車
安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)，不能對(duì)車輛狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，不能適安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)供電。
應(yīng)現(xiàn)有的快速物流模式，所以新設(shè)計(jì)的快捷貨車應(yīng)配當(dāng)采用新造機(jī)車時(shí)，可設(shè)計(jì)機(jī)車直接輸出DC 110
置供電系統(tǒng)。貨運(yùn)列車供電系統(tǒng)可采用機(jī)車供電或貨V，取消特種貨車的電源轉(zhuǎn)換裝置，僅安裝供電模塊將
車自發(fā)電模式。本文提出的3種供電方式主要根據(jù)混蛩苧箜D。C，。1：C：．y．轉(zhuǎn)換為Dc 230 V，接入貫通母線，為三戮篙徽黧黧?糊脯DC2貨30‰??422嗍毗。纜時(shí)'可根據(jù)機(jī)車的不同采用不同的供電系統(tǒng)口3。接電控空氣裔；菜磊；蔫筆蒹謚磊妄桑謠；綦_“
收稿日期：2016一01—25；修訂日期：2016一06—15
1·2 分散供電方式一
作者簡(jiǎn)介：楊東軍(1978一)，男，工程師。采用機(jī)車供電，機(jī)車DC 600 V／AC 380 V通過(guò)2
圖10為車頂蓋絹裝圖．
圖10車頂蓋組裝圖
頂蓋在專用胎具上組裝并焊接成型，組裝完風(fēng)控
裝置后，對(duì)頂蓋和底開(kāi)門(mén)進(jìn)行調(diào)試，確保頂蓋開(kāi)啟、關(guān)
閉平穩(wěn)，底開(kāi)門(mén)開(kāi)關(guān)靈活，滿足圖紙及技術(shù)條件要求。
3結(jié)束語(yǔ)
2015年3月23號(hào)，外方監(jiān)理及終端客戶對(duì)車體
總成進(jìn)行了鑒定，鑒定合格，終端客戶確認(rèn)，試制樣車
符合圖紙、技術(shù)條件要求，可以進(jìn)行批量生產(chǎn)，5月底
該批出口車全部交驗(yàn)合格。
(編輯：郭暉)
·2， ·
戮鼉翼厶砉“厶
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
鐵道車輛第54卷第9期2016年9月
路母線貫通全列，單車供電模塊將其轉(zhuǎn)換為DC 230
V，通過(guò)設(shè)置列車總線(雙股AWG8電力電纜)實(shí)現(xiàn)全
列貫通。充電模塊將機(jī)車供電DC 600 V／AC 380 V
或單車供電模塊輸出的DC 230 V轉(zhuǎn)換為DC 24 V，為
安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供電源，為機(jī)車提供DC 24 V電
源接口，同時(shí)為蓄電池充電。充電模塊可通過(guò)RS232
通信進(jìn)行充電曲線及輸出電壓設(shè)置。分散供電方式一
系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D2所示。
DC 230 V電源性能要求與集中供電方式相同。
通信系統(tǒng)
機(jī)車
電源轉(zhuǎn)換裝置
110Vll
供電模塊
系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D3所示。
DC 24 V電源性能應(yīng)符合GB／T 25119—2010《機(jī)
車車輛電子裝置》的相關(guān)要求。
2安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)
安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)使用電力線載波技術(shù)組網(wǎng)，通
過(guò)貫穿列車的DC 230 V／DC 24 V供電線纜進(jìn)行信息
交互[4]。安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)包括車載安全監(jiān)控主機(jī)及
其傳感器、列車總線及連接器、地面服務(wù)器等，各個(gè)部
分由若干個(gè)功能設(shè)備組成。
DC 230 V
(Lonworks總線)
首車普通車
圖1 集中供電方式系統(tǒng)拓?fù)鋱D
DC 6∞V／
AC 3SOV
充電模塊
。科科，
J
／
一供電電源
里DC230V
里S2
充電模塊
池l DC 24 V嫜≮I蓄電池
。—P 匡囪
科r豐IJ ，，
供電電源
女Dc230 V
充電模塊
De 24V蚌＼I蓄電池
—-一匡囪
圖2分散供電方式一系統(tǒng)拓?fù)鋱D
1．3分散供電方式二
利用貨車自發(fā)電供電時(shí)，軸驅(qū)發(fā)
電系統(tǒng)直接輸出DC 24 V為本車供
電。DC 24 V母線貫穿整列貨車，既
可實(shí)現(xiàn)冗余供電，也可通過(guò)電力載波
技術(shù)實(shí)現(xiàn)全列安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)
網(wǎng)。在列車運(yùn)行過(guò)程中，軸驅(qū)發(fā)電機(jī)
在輪對(duì)的帶動(dòng)下發(fā)電，經(jīng)整流電路輸
出DC 24 V，為蓄電池充電和為安全
監(jiān)控系統(tǒng)提供電源。分散供電方式二?
·22‘
車輛使用自編組技術(shù)，當(dāng)列車連
掛完成后，自動(dòng)對(duì)貨車車廂進(jìn)行排序。
排序?yàn)?1號(hào)貨車的安全監(jiān)控主機(jī)將
全列的信息進(jìn)行匯總并存儲(chǔ)，將數(shù)據(jù)
通過(guò)無(wú)線方式(如GPRS)實(shí)時(shí)傳輸至
地面服務(wù)器。用戶可通過(guò)智能終端訪
問(wèn)地面服務(wù)器，實(shí)時(shí)監(jiān)控列車的運(yùn)行
情況，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)將故障信息
通過(guò)短信等形式發(fā)送到預(yù)設(shè)的相關(guān)人
員的手機(jī)上，確保列車的安全運(yùn)行。
安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置GPS模
塊來(lái)實(shí)時(shí)獲取貨車位置信息，通過(guò)
GPRS傳輸至地面服務(wù)器，貨主可通
過(guò)internet網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)地面服務(wù)器，查
詢物流狀態(tài)。
下文將對(duì)安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)的主
要組成部分進(jìn)行功能描述。
2．1安全監(jiān)控主機(jī)
車載安全監(jiān)控主機(jī)對(duì)列車軸溫監(jiān)
測(cè)、電子防滑、火災(zāi)報(bào)警、制動(dòng)監(jiān)測(cè)、電
空制動(dòng)、防盜監(jiān)控等系統(tǒng)的信息進(jìn)行
采集和處理。軸溫等信息接入“5T”
中的地面紅外線熱軸探測(cè)系統(tǒng)，出現(xiàn)
熱軸故障時(shí)攔停列車。安全監(jiān)控主機(jī)
圖3 分散供電方式二系統(tǒng)拓?fù)鋱D
}
一一 =棚
躉一甜耋發(fā)folll廣L衛(wèi)濫一
驅(qū)
一漁一一
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
快捷貨運(yùn)列車供電及安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)楊東軍，張利軍，任向杰，畢經(jīng)全
采用19 in標(biāo)準(zhǔn)3U機(jī)箱，內(nèi)部集成多塊板卡，其各部
分功能如下：
(1)主機(jī)供電及電力載波板。將DC 230 V／DC
24 V電源隔離變換為DC 24 V／DC 5 V，為監(jiān)控主機(jī)
供電，并通過(guò)電源線利用電力載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控
主機(jī)間的信息交互。
(2)軸溫監(jiān)控板。采集軸溫?cái)?shù)據(jù)，判定軸溫報(bào)警
狀態(tài)，同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)。判據(jù)應(yīng)符合TB／
T 2226--2002((鐵道客車用集中軸溫報(bào)警器技術(shù)條件》
的要求。
(3)電子防滑器板。具備速度傳感器采集功能及
防滑閥控制功能，主要通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的速度差、減速度
以及滑移率判據(jù)等完成對(duì)防滑的監(jiān)測(cè)，控制防滑閥調(diào)
整制動(dòng)缸壓力的輸出，避免車輪抱死擦傷，同時(shí)充分利
用輪軌黏著，減小制動(dòng)距離。
(4)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)板。通過(guò)背板總線收集其他板卡的
數(shù)據(jù)，任一存儲(chǔ)板都可連續(xù)記錄整列車安全綜合監(jiān)控系
統(tǒng)的數(shù)據(jù)(如溫度、速度等)，為車輛入庫(kù)維護(hù)提供依據(jù)。
(5)車輛控制模塊板卡。根據(jù)AAR S 4230一
2004《用于纜接貨運(yùn)列車控制系統(tǒng)的列車間通信規(guī)范》
進(jìn)行相應(yīng)硬件配置及車輛ID標(biāo)記和排序。
(6)GPRS、GPS通信板。利用GPS通信板實(shí)時(shí)
獲取列車位置，并通過(guò)GPRS將系統(tǒng)的位置信息及監(jiān)
控信息傳輸?shù)降孛娣?wù)器。
(7)煙火報(bào)警板∞]。通過(guò)煙火探測(cè)器采集監(jiān)控區(qū)
域的煙霧濃度，判斷煙霧報(bào)警狀態(tài)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸
給背板總線。
(8)電空制動(dòng)板。接收從網(wǎng)絡(luò)上傳來(lái)的機(jī)車制動(dòng)
指令，通過(guò)對(duì)快捷貨運(yùn)機(jī)車制動(dòng)充排氣電磁閥的控制，
實(shí)現(xiàn)快捷貨運(yùn)列車的制動(dòng)、緩解功能。
(9)制動(dòng)監(jiān)測(cè)板。用于采集列車管、副風(fēng)缸及制
動(dòng)缸壓力，判斷制動(dòng)系統(tǒng)是否正常，同時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳
輸給背板總線。
(10)防盜監(jiān)控板。采用紅外對(duì)射原理，當(dāng)有非法
闖入時(shí)，發(fā)出警報(bào)，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給背板總線。
2．2列車總線及連接器
為保持通用性，所有供電制式的列車總線均采用
縱貫全列車的AWG8雙股電力電纜傳送列車電源和
網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)(電力線載波)。
當(dāng)采用DC 230 V供電時(shí)，貫通母線(即列車總
線)應(yīng)符合AAR S 4210--2007{纜接ECP制動(dòng)系統(tǒng)電
纜、連接器和接線盒性能規(guī)范》的要求。
當(dāng)采用DC 24 V供電時(shí)，通信采用基于Lon—
works(埃施朗公司開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái))的電力載波
通信技術(shù)，因其對(duì)電力線無(wú)特殊要求，故技術(shù)要求可以
與DC 230 V供電時(shí)一致。
機(jī)車?yán)眉扔?3芯的供電連鎖信號(hào)，通過(guò)電力線
載波技術(shù)與貨車通信。有條件時(shí)，在機(jī)車上加裝電力
線載波通信板，修改機(jī)車既有顯示屏界面，顯示列車安
全監(jiān)控系統(tǒng)信息；不具備條件時(shí)，可通過(guò)便攜式顯示屏
顯示貨車相關(guān)信息。
首尾貨車與機(jī)車電空制動(dòng)連接器相連，接收電空
制動(dòng)指令，再通過(guò)電力載波網(wǎng)絡(luò)傳輸至各車，控制電磁
閥實(shí)現(xiàn)電空制動(dòng)功能。
2．3列尾裝置接口
列尾裝置用于監(jiān)視列車風(fēng)管壓力，應(yīng)在首尾貨車
上預(yù)留機(jī)械、電氣及氣路接口。
2．4軸端溫度傳感器
軸端溫度傳感器采用PTl000鉑電阻(B級(jí))測(cè)
溫，其測(cè)溫精度高，抗干擾性能好。
2．5煙火探測(cè)器
采用基于光散射原理的點(diǎn)型感煙火災(zāi)探測(cè)器，其
主要功能是通過(guò)測(cè)量自身所處環(huán)境的煙霧濃度來(lái)判定
是否有火災(zāi)發(fā)生。為保證感煙探測(cè)器在不同溫度環(huán)境
下測(cè)量的準(zhǔn)確性，感煙探測(cè)器采用溫度補(bǔ)償及智能差
分算法，主動(dòng)消除環(huán)境和瞬間的煙霧干擾，避免誤報(bào)。
2．6制動(dòng)壓力傳感器
采用濺射薄膜式制動(dòng)壓力傳感器，采集總風(fēng)管、列
車管、制動(dòng)缸等處的壓力。
3結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)快捷貨運(yùn)列車的安全問(wèn)題，結(jié)合現(xiàn)有貨
運(yùn)列車的特點(diǎn)，提出了3種列車供電方式。其中，分散
供電可靠性高，編組靈活，但實(shí)現(xiàn)成本較高；集中供電
方案簡(jiǎn)單，在設(shè)置特殊首車后，可降低成本。同時(shí)，提
出了集軸溫監(jiān)控、電子防滑、火災(zāi)報(bào)警、制動(dòng)監(jiān)測(cè)、電空
制動(dòng)、防盜監(jiān)控等為一體的安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)方案，并
詳細(xì)描述了各部件的實(shí)現(xiàn)方式，具有較強(qiáng)的可實(shí)現(xiàn)性。
參考文獻(xiàn)：
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(編輯：顏純)

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