铁路客车新型自动上水设备的研制.pdf

中 国 铁 路 CHINESE RAILWAYS 2008/0652产品.技术.应用Product .Technology .Application前，铁路大多数车站和客车整备所的上水设备过于简陋，其上水流程如下：作业时将上水软管接到客车水箱的注水口上，当开始溢流时，关闭上水栓阀门，拔下上水软管，上水作业结束此种作业方式存在以下问题：没有专门的自动控制装置，上水作业烦琐；没有专门的上水软管回收装置，软管随意堆置，既不美观也不卫生；上水作业时操作人员须密切关注水箱是否上满，容易产生溢流，造成水资源的浪费；北方地区冬季寒冷，管内余水若不排干净，可能造成管内结冰而影响正常的上水作业为了改进现状，确保铁路客车供水质量，适应铁铁路客车新型自动上水设备陈晓帆：上海铁路局上海站，高级工程师，上海，20007侯世全：中国铁道科学研究院环控劳卫研究所，研究员，北京，100081摘 要：目前，铁路车站和客车整备所的上水设备相对落后，存在着上水软管堆置不美观、不卫生、水资源浪费严重等诸多问题在充分调研的情况下，开发研制了TKH— GSⅠ铁路客车自动上水设备该设备可放置在地面或地下，具有上水软管自动回收、自动控制上水、自动停止上水、自动排空余水、接头自动脱落、低温时自动加热、上水状况自动记录等多项功能。

该设备的推广使用将提高铁路上水设备技术水平关键词：铁路客车；上水设备；自动控制路高速发展的时代要求，各铁路局、科研单位对此进行了很多研究和改进[1-10]但迄今为止，我国铁路符合现场工况且自动化程度高的客车上水设备尚未问世，路内绝大多数车站仍沿用落后的上水方式中国铁道科学研究院环控劳卫研究所收集了大量文献资料，对路内数十个车站、动车整备所进行了现场调研，与上海铁路局上海站共同研发了适应我国铁路站场实际情况的TKH — GSⅠ铁路客车自动上水设备该设备将软管卷盘、上水电磁阀、排水电磁阀、加热装置、自控装置等集中在一个方箱内，通过PLC程序控制实现自动上水、自动停止上水、自动排空、接头自动脱落、自动回收胶管、自动加热、上水状况自动记录等多项功能，还可通过遥控器实现人工干预1 TKH— GSⅠ铁路客车自动上水设备的研制1.1 优化上水作业流程根据站场实际情况，应该尽量减少上水作业操作环节，降低工人劳动强度，节省上水时间，减少水资源浪费应对目前的上水 作业流程进行优化，研究确定最佳的上水流程，然后根据该作业流程，研制样机目的研制53中 国 铁 路 CHINESE RAILWAYS 2008/06 产品.技术.应用Product .Technology .Application图1是TKH-GSⅠ铁路客车自动上水设备上水作业流程框图。

（2）上水软管上水软管应满足如下要求：内衬材料符合食品级标准；内壁光滑，减小水头损失；耐老化、弯曲半径小，耐磨、抗拉、使用寿命长经多次正交试验确定配方，研制成功了符合上述要求的上水软管研制的上水软管内胶层卫生指标符合食品级胶料，并在编织层铠装信号体，通过接头接受信号软管采用白皱片天然胶作为主体材料，具备耐老化、重量轻、软管柔软、弯曲半径小、耐磨，抗拉、使用寿命长等优点2 TKH— GSⅠ铁路客车自动上水设备主要部件及功能设备箱体内主要包括：上水软管、自动脱落接头、卷盘、加温装置、排空装置、自控系统等，附带遥控器（拓展功能）（见图3 ）1.2 TKH— GSⅠ铁路客车自动上水设备关键部件的研制（1）自动脱落接头自动脱落接头应满足如下几点要求：适应《动车组TBT112/74注水口型式：客车用注水（A、B型）型式与尺寸》[11]标准的要求，快速方便连接；上水过程不漏水，连接牢靠；上水作业完成后，能够自动脱落；发生意外情况时，如停电、列车启动等，也可脱落，确保行车安全经多次试验，研制成功了利用电磁原理，通过铠装在软管内的导线传递信号，满足上述要求的自动脱落接头，目前已申报国家专利自动脱落接头由低功率电磁铁、锁紧钢珠、上下滑环、手动螺旋滑环、X型密封圈、回位弹簧等组成（见图2）。

图2 TKH -GSⅠ铁路客车自动上水设备自动脱落接头除上水软管、自动脱落接头外，其余主要部件及其功能如下1）卷盘卷盘由卷筒、电动机、定向装置和定位开关组成卷筒回收上水软管由低速永磁电动机驱动；定向装置保证上水软管缠绕有序，还能够承接快速接头；定位开关的作用是当软管全部回收完毕时，电动机停止工作2）加热装置（选项功能，南方地区不用）针对北方冬季寒冷的特殊需要，增设了加热装置加热装置包括温度变送器和加热板温度变送器采集环境空气温度，温度设定范围为2～8℃；加热板采用碳纤维材料图3 TKH — GSⅠ铁路客车自动上水设备设定上水时间连接自动脱落接头自动上水达到设定上水时间自动停止上水排空管内余水溢流产生遥控自动停止上水排空管内余水接头自动脱落自动回收软管上水作业结束图1 TKH — GS Ⅰ 铁路客车自动上水设备上水作业流程框图铁路客车新型自动上水设备的研制 陈晓帆 等中 国 铁 路 CHINESE RAILWAYS 2008/0654产品.技术.应用Product .Technology .Application（3）排空装置为了排空管内余水，专门设置了排空电磁阀该电磁阀和停止上水电磁阀联锁，上水结束后，上水电磁阀关闭，排空电磁阀自动打开，排出上水软管内余水。

4）自控系统自控系统采用PLC控制，由控制箱和文本显示器组成自动控制箱主要由空气断路器、继电器、开关电源、PLC、通信模块、模拟量模块等组成，并预留了通信接口，具备上水记录功能PLC采用日本松下公司产品，继电器采用日本和泉公司产品，其他也均采用可靠性较高的电器元件文本显示器设置在顶板上，便于上水工操作，通过文本显示器设定上水时间，由控制箱发出指令，控制上水作业5）遥控器在上水作业过程中，如果出现意外情况或设定时间内上水完毕并产生溢流，操作人员可通过遥控器关闭上水阀，接头自动脱落遥控器与上水设备一一对应，互不干扰3 TKH— GSⅠ铁路客车自动上水设备试验与检验（1）试验对设备进行了多次专项试验：自控系统试验、上水流量试验、接头自动脱落试验、系统密封性试验、自动加热试验试验结果表明：设备能按预定的工作程序正常工作；在给水栓压力0.18 MPa时，上水流量≥1.5 L/s；研制的自动脱落接头在正常工作时可按照程序控制自动脱落，若出现列车启动、停电等意外情况时，接头也可脱落，确保行车安全；设备密封性好，系统无渗漏；在设定温度范围内，加热装置能够自动启动、停止综合以上试验结果认为：研制的设备实现了预定的功能，各项指标达到了设计要求。

2）检验铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站对研制的TKH — GSⅠ铁路客车自动上水设备进行了检验检验结论为：该设备符合TB/T3021 — 2001《铁道机车车辆电子装置》及铁路客车自动上水设备技术的要求铁道部产品质量监督检验中心安全卫生检验站对研制的TKH — GSⅠ铁路客车自动上水设备的上水软管内衬材料进行了卫生学检验检验结论为：各检验项目的检验结果均低于GB4807～4808—84食品用橡胶制品卫生标准的标准值4 建议与结论针对我国客车型号多的特点，建议车辆部门能统一注水口形式、尺寸和材质随着我国铁路大发展，新建和改扩建车站越来越多，建议今后车站设计时能在站台之间线路上预留电源，为自动上水设备等先进设备推广应用创造条件自主研制开发的铁路客车自动上水设备技术先进，设计合理，体积小，功能齐全，适应性强该设备的应用将极大地改进目前的落后现状，提高铁路上水设备技术水平，适应铁路大发展的需要参考文献[1] 华开林，闫松林. 铁路旅客列车节能上水系统的应用研究[J]. 铁道运输与经济，2006（12）：101 -30 [2] 李亚伟. 智能管路控制装置及其应用[J].铁道标准设计，2006（2）：107 -108[3] 杨帆 ，李国平，黎会鹏. 基于PLC的列车给水监控系统[J]. 华中科技大学学报：自然科学版，2006（8）：34-36[4] 杨富林. LYSS — 1列车遥控上水装置.兰铁局技鉴字[2001]第013号[5] 王培瑞.ZJSF — 1型自动关闭客车上水装置.呼铁局技鉴字[2000]第013号[6] 陈继斌，扈刚，卞玉东. 旅客列车上水问题及改进措施[J]. 铁道运输与经济，2007（1）：30 -32[7] 张殿辊.客车车下给水系统新方案[J].铁道车辆，1995（2）：39[8] 李婵. 论客车上水系统存在的问题及解决建议[J].铁道劳 动安全卫生与环保，2004（5）：19 -20[9] 赵辉. 客车上水监 控系统的研制与应用[J]. 铁道标准设计，2005（4）：82 -83[10] 熊艳根.铁路客车上水监控系统. 上海铁道科技，2006（2）：39 -40 [11] 铁道部. TBT112/74注水口型式：客车用注水（A、B型）型式与尺寸[S]. 责任编辑 王志明 收稿日期 2008 -04-29铁路客车新型自动上水设备的研制 陈晓帆 等。