李天聞

摘 要 機(jī)車防睡警惕裝置是保證鐵路運(yùn)輸安全的重要設(shè)備。針對HXD型機(jī)車原裝防睡警惕裝置一旦起控會造成緊急制動、影響重載運(yùn)輸安全的缺點，結(jié)合我段機(jī)車運(yùn)用實際情況研制開發(fā)了一種和諧機(jī)車安全報警裝置。試驗表明該裝置可以安全可靠地完成機(jī)車的防睡警惕功能。

關(guān)鍵詞 HXD型機(jī)車 防睡警惕 安全報警

中圖分類號：U269.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Development of Security Alarming Device for HXD Locomotive

LI Tianwen

（Taiyuan Railway Bureau Hudong Electricity Depot， Datong， Shanxi 037300）

Abstract ASD is important equipment for the security of railway transportation. In view of the shortcoming of original ASD that emergency braking would be made if it takes action， influencing security of the heavy load transportation， a Security Alarming Device for HXD locomotive is developed with consideration of the practical using experiences of HXD locomotives. Experiments show that it can realize the function of sleep alert in good security and reliability.

Key words HXD locomotive； sleep alert； security alarming

1 概述

HXD型機(jī)車作為擔(dān)當(dāng)大秦線重載運(yùn)輸?shù)闹髁囆停溥\(yùn)行安全與否直接影響大秦鐵路貨物運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行。開發(fā)一種安全實用的機(jī)車防睡警惕裝置對于提高乘務(wù)員值乘精神狀態(tài)，確保列車運(yùn)行安全具有重要意義。

HXD1、HXD2機(jī)車原設(shè)計帶有防睡警惕功能，功能投入后一旦起控，列車將起懲罰制動或緊急制動，嚴(yán)重影響重載列車運(yùn)行安全，不適合現(xiàn)場實際需要。且對原機(jī)車防睡警惕功能進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn)受技術(shù)壟斷、經(jīng)濟(jì)效益差等因素制約，對其進(jìn)行改進(jìn)的必要性不大，最佳方法是在現(xiàn)有條件下重新設(shè)計一種新型安全報警裝置。

2 安全報警裝置的設(shè)計

2.1 工作原理及技術(shù)參數(shù)

該裝置的工作原理為：檢測機(jī)車速度信號，選擇提示和報警時間。當(dāng)達(dá)到提示時間時，開始發(fā)出提示聲音。如果在報警時間內(nèi)按動了警惕按鈕，則重新計時；如果沒有按動警惕按鈕，則利用LKJ2000監(jiān)控上的“巡檢”通道，向LKJ送入一個記錄信號。

該裝置的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：（1）電源電壓：DC110V ？30%（2）額定功率：10W（3）絕緣電阻：>20 M （4）預(yù)警時間：5秒～30分鐘（可調(diào)）（5）報警時間：5秒～60分鐘（可調(diào)）（6）最高檢測速度：120km/h（7）使用環(huán)境符合TB/T3021《機(jī)車車輛電子裝置》

2.2 總體設(shè)計方案

和諧機(jī)車安全報警裝置的核心部分為控制報警盒，通過連接電纜與機(jī)車警惕按鈕、機(jī)車速度信號、機(jī)車電源和LKJ監(jiān)控裝置連接。整個安全報警裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。

2.3 硬件設(shè)計

圖1 結(jié)構(gòu)原理圖

控制報警盒為此裝置的設(shè)計重點，其包括警惕裝置開關(guān)隔離電路、速度信號整形電路、單片機(jī)電路、聲音報警驅(qū)動電路、監(jiān)控裝置輸出隔離電路和電源電路，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 控制報警盒的硬件結(jié)構(gòu)

控制報警盒各組成部分的結(jié)構(gòu)說明如下：（1）警惕裝置開關(guān)隔離電路：開關(guān)信號為DC 110V輸入，經(jīng)過降壓和光電耦合器隔離，產(chǎn)生5V電平，再經(jīng)過斯密特反相器整形，送入單片機(jī)電路的I/O端口。其中Z1的作用是提高輸入電壓，防止干擾。（2）速度信號整形電路：機(jī)車速度信號進(jìn)入控制盒后，通過運(yùn)算放大器LM158進(jìn)行差模放大，使輸入的方波或正弦波信號，整形為5V電平的方波，送到單片機(jī)計數(shù)器端口。（3）單片機(jī)：單片機(jī)采用了成熟的89C2051芯片，利用了其I/O端口和計數(shù)器端口，采用上電復(fù)位和有源晶振。（4）監(jiān)控裝置輸出隔離電路：監(jiān)控裝置輸出電路采用繼電器隔離，單片機(jī)電路輸出信號，經(jīng)過光耦隔離后，驅(qū)動開關(guān)管，控制繼電器吸合，繼電器的常開觸點接通，給監(jiān)控裝置一個“巡檢”信號。（5）聲音報警驅(qū)動電路：單片機(jī)輸出報警信息，驅(qū)動蜂鳴器。報警信息為一組頻率信號，可以控制蜂鳴器鳴叫時間。此外還設(shè)計了電源、報警、速度指示燈，方便檢查和測試。（6）電源電路：采用開關(guān)電源模塊，將DC110V電源變?yōu)?15V和5V電源。

圖3 控制報警盒的軟件流程圖

2.4 軟件設(shè)計

根據(jù)和諧機(jī)車安全報警裝置的工作原理，對其核心控制報警盒的軟件部分進(jìn)行設(shè)計，使其可以有效安全地完成機(jī)車的防睡警惕功能。通過對控制報警盒的控制部分——單片機(jī)進(jìn)行編程即可實現(xiàn)其控制功能，其軟件流程圖如圖3所示。

3 安裝方法

安全報警裝置在HXD型機(jī)車上的具體安裝方案如下：（1）拆除原有警惕按鈕布線，利用原有機(jī)車操作臺警惕按鈕（2個）及腳踏警惕按鈕（1個）的常開通道。（2）在操作臺下方隱蔽位置，安裝警惕裝置控制盒。（3）按接線圖接線，如圖4所示。

4 實際應(yīng)用效果分析

和諧機(jī)車安全報警裝置于2012年10月開始上車試驗，隨后在HXD1-98和HXD2-137機(jī)車進(jìn)行了適應(yīng)性改進(jìn)，在使用過程中裝置運(yùn)行良好，受到了乘務(wù)員和檢修人員的一致好評。該裝置利用原車警惕按鈕，不改變乘務(wù)員操作習(xí)慣，便于使用；可以根據(jù)實際需要調(diào)整報警周期，可以與LKJ數(shù)據(jù)同步下載、分析，不用改變現(xiàn)有機(jī)車整備場作業(yè)模式，有效縮短機(jī)車段內(nèi)停留時間，提高機(jī)車?yán)寐省?/p>

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