列车折角塞门防关装置及防关方法与流程

本发明属于铁路运输技术领域，尤其涉及列车折角塞门防关装置及防关方法。

背景技术：

目前，国际上铁路系统列车制动均采用空气制动模式，列车依靠连接全列车所有车辆的列车管进行充、排风控制列车缓解和制动，当列车管充风至定压，列车制动缓解，列车管减压(排风)列车制动降速或停车，各个车辆的列车管通过安装在车辆两端的折角塞门实现与其他车辆列车管的贯通与关断。当整个列车编组连挂完成后，机车与所有连挂的车辆的折角塞门全部应处于开通状态，通过机车风源系统控制整列车的列车管进行充排风，实现列车缓解和制动控制。如果列车运行时某个车辆折角塞门关闭，列车管就会被截断，被关闭折角塞门车辆的后部所有车辆的列车管就不再受机车制动系统控制从而失去制动功能造成列车制动力大大减弱，导致列车失控，严重危及行车安全。

防止运行中列车车辆折角塞门关闭采用的主要手段有：

1.在列车尾部设置值守人员，当列车运行中，发现车辆发生折角塞门关闭时，司机通过机车制动机控制发生折角塞门关闭的前部车列制动，机车司机同时通过无线电话通知尾部值守人员，打开尾部的列车管排风口，排出列车管的风，使全列车的列车管减压控制列车制动停车。避免列车制动失效发生放飏事故。

存在问题：必须设置专人，增加人员成本，并在列车尾部加挂守车，守车无电源生活困难，占用资源减少货运能力，故目前已不使用。

2.在列车最后一位车辆上安装列尾装置(一种无线电接收装置)，机车上安装列尾装置控制盒，通过列尾装置控制盒与最后一位车辆上安装的列尾装置建立一一对应关系，在运行中当发现折角塞门关闭时，司机通过机车制动机控制发生折角塞门关闭的前部车列制动，再通过司机操作列尾控制盒通过无线信号控制列尾装置打开尾部列车管排风口，使全列车的列车管减压控制列车制动停车，避免列车制动失效发生放飏事故。

目前在国际上，铁路系统针对列车运行中防止因折角塞门关闭的措施均采用在最后一位车辆安装列尾装置，在机车上安装列尾控制盒，由机车司机操作列尾控制盒通过无线电信号实时对列车管风压进行监测，当发现列车管不能贯通时，由机车司机通过安装在机车的列尾控制盒发出无线信号控制安装在列车尾部车辆的列尾装置排出列车管的风进行制动停车。但由于无线电信号存在盲区机车不能100％的与列尾装置进行实时联系(规章规定无线通信达到95％即为良好)，也存在发生折角塞门关闭后，因机车与尾部列尾装置联系不上，无法控制列车管排风发生事故。同时，因尾部车辆列尾装置安装有电池，途中因电池失效造成列尾装置不能工作也经常发生。

车辆编组一般是在大的编组站进行，列车编成后均需在每一趟列车的尾部安装列尾装置。安装完毕后与连挂的机车要进行一一对应关系连接，由于多趟列车均需要进行连接，同时，车站与机车要通过无线电进行联系，经常出现列尾装置无法与机车控制盒取得一一对应关系，造成列车无法发出，影响运输效率。

列尾装置一套(含列尾控制盒)6万元左右，间隔300公里需设立一个列尾换装点，再加之购置检测维修设备和人员成本，每年维护费用达到数十亿元，成本巨大，但不能100％确保发后折角塞门关闭后的列车有效制动。

存在问题：无线电通信存在通信不畅的情况，不能达到100％有效控制。由于列尾装置需安装电池，在运行中也存在电池耗尽不能进行控制的情况。同时，列尾制装置制造成本较高。为保证列尾装置和电池电量充足，间隔一定的车站要设置有人员进行更换和检测。每年全路列尾装置购置、维修，以及人员成本花费数十亿元。

我国机车与车辆所安装的列车管折角塞门，在结构与性能上尚不能起到防止人为错误关闭的功能，故对列车运行中发生折角塞门关闭问题的有效解决对铁路安全生产至关重要。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明旨在提供列车折角塞门防关装置及防关方法，本发明是解决列车运行中发现折角塞门关闭，仅通过机车控制就能实现100％重新保证列车管贯通，使列车恢复制动功能的方案。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段是：本发明仅需在每个车辆的折角塞门处安装“防折角塞门关闭装置”，当列车运行中发现折角塞门关闭由司机调高列车管工作风压，开通防折角塞门关闭装置的列车管旁路通路，使列车100％有效的制动停车，解决了长期困扰国际铁路系统的防列车放飏难题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

列车折角塞门防关装置，所述防关装置是设置在列车管上每个折角塞门处的防关旁路开关，所述防关旁路开关是将列车折角塞门进行短接的装置，进而改变列车管风路方向，实现列车管再次贯通。

作为优选，所述防关旁路开关开设在折角塞门的两端，通过提高列车管工作压力来控制防关旁路开关对折角塞门的短接以及开通旁路重新贯通列车管。

作为优选，所述防关旁路开关包括旁路支管一、旁路支管二、控制构件以及压力构件，所述旁路支管一连接在折角塞门的前后两端，在所述旁路支管一上安装所述控制构件，所述旁路支管二一端与折角塞门前端的列车管连通，另一端与控制构件连接，所述压力构件连接在旁路支管二上。

作为优选，所述压力构件为压力阀。

作为优选，所述控制构件为控制阀。

一种列车折角塞门防关方法，包括以下步骤：

步骤一：在折角塞门上连接防关旁路开关；

步骤二：发生折角塞门关闭后，机车司机通过提高列车管工作压力来控制防关旁路开关从旁路重新沟通列车管。

作为优选，所述防关旁路开关是安装在折角塞门两端，并对折角塞门处进行短接的支路开关。

作为优选，所述防关旁路开关包括旁路支管一、旁路支管二、控制阀以及压力阀，旁路支管一与旁路支管二并联安装在列车管侧面，所述旁路支管一的进气端、出气端分别位于折角塞门的前端和后端，并在所述旁路支管一上设置所述控制阀，所述压力阀连接在所述旁路支管二上，且通过旁路支管二与所述控制阀连通设置。

作为优选，所述步骤二中，

当列车管压力达到压力阀动作阈值时，阀门打开，使压缩空气由单向压力阀通向控制阀控制风源入口；

当压缩空气进入控制阀的控制风源入口后，压缩空气推动活塞运动，活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮逆时针方向转动90度，阀门即被打开且被锁死，列车管被重新沟通。

作为优选，所述压力阀的动作阈值范围为650kpa-1000kpa。

本发明的有益效果是：

首先，本发明仅需在每个车辆的折角塞门处安装“防折角塞门关闭装置”，当列车运行中发现折角塞门关闭由司机调高列车管风压，开通防折角塞门关闭装置的列车管旁路通路，使列车100％有效的制动停车，解决了长期困扰国际铁路系统的防列车放飏难题。同时由于机械结构，一次安装完成后仅需在车辆达到使用维修周期时同步检修。制造、安装、维护成本均相对于使用列尾装置大在降低，每年可节省资金几亿元。

其次：1.仅需在车辆折角塞门上加装“防折角塞门关闭装置”就能实现由机车司机在机车上直接控制发生折角塞门关闭后重新沟通列车管的功能；2.不需要采用无线通信的方式解决机车对后部车辆列车管贯通的方式，节省设备投资，减少人员成本，提高编组场车辆编组效率；3.机械结构不需要电源，符合车辆随意编组、解体的工作特点；4.每年节省资金数亿元；5.可在国际铁路系统进行推广使用，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明防关装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中压力构件的示意图。

图3为本发明实施例中控制构件的示意图。

图4为本发明模拟实验装置的组装图。

图5为本发明模拟实验装置的使用状态图。

图6为本发明模拟实验装置的实验效果观测图。

图7为本发明模拟实验装置的实验数据读取图。

其中：1-折角塞门，2-压力单向阀，2-1-压力活塞、2-2-活塞限位器、2-3-压力弹簧、2-4-活塞软片、2-5-通气管道、2-6-活塞顶位，3-控制阀，3-1膜片、3-2气动活塞、3-3压力弹簧、3-4阀杆、3-5密封填料、3-6阀座、3-7膜室上腔、3-8膜室下腔，4-旁路支管，41-旁路支管一，42-旁路支管二；

a折角塞门进气端

b折角塞门出气端

c气体压力阀进气端

d气体压力阀出气端

e控制阀进气端

f控制阀出气端

g控制阀控制风源入口。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

参照附图1所示，列车折角塞门防关装置，所述防关装置是设置在列车管上每个折角塞门处的防关旁路开关，所述防关旁路开关是将列车折角塞门进行短接的装置，进而改变列车管风路方向，实现列车管再次贯通。

进一步的，所述防关旁路开关开设在折角塞门的两端，通过提高列车管工作压力来控制防关旁路开关对折角塞门的短接以及开通旁路重新贯通列车管。

进一步的，所述防关旁路开关包括旁路支管一、旁路支管二、控制构件以及压力构件，所述旁路支管一连接在折角塞门的前后两端，在所述旁路支管一上安装所述控制构件，所述旁路支管二一端与折角塞门前端的列车管连通，另一端与控制构件连接。

进一步的，所述压力构件为压力阀，具体可以采用压力单向阀，工作气压为＞＝650kpa开通气路。

进一步的，所述控制构件为控制阀，控制阀的型号：q611f-16p气动不锈钢球阀。

特别的，折角塞门的型号：a型球芯折角塞门或b型球芯折角塞门；旁路支管材料：经过压力试验镀锌管或耐压胶管(耐压值超过1000kpa)；旁路支管尺寸：内径在＜＝32mm；旁路支管与主管道、气体压力阀、控制阀的密封方式：橡胶密封圈；列车管主管道的材料：经过压力试验镀锌管(耐压值超过1000kpa)；列车管主管道的尺寸：内径32mm。

一种列车折角塞门防关方法，包括以下步骤：

步骤一：在折角塞门上连接防关旁路开关；

所述防关旁路开关是安装在折角塞门两端，并对折角塞门处进行短接的支路开关；

所述防关旁路开关包括旁路支管一、旁路支管二、控制阀以及压力阀，旁路支管一与旁路支管二并联安装在列车管侧面，所述旁路支管一的进气端、出气端分别位于折角塞门的前端和后端，并在所述旁路支管一上设置所述控制阀，所述压力阀连接在所述旁路支管二上，且通过旁路支管二与所述控制阀连通设置；

步骤二：发生折角塞门关闭后，机车司机通过提高列车管工作压力来控制防关旁路开关从旁路重新沟通列车管；

当列车管压力达到压力阀动作阈值时，阀门打开，使压缩空气由单向压力阀通向控制阀控制风源入口；所述压力阀的动作阈值范围为650kpa-1000kpa；

当压缩空气进入控制阀的控制风源入口后，压缩空气推动活塞运动，活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮逆时针方向转动90度，阀门即被打开且被锁死，列车管被重新沟通。

本发明采用在车辆折角塞门的两侧并联旁路支管的方法，通过“列车防折关装置”的压力阀检测列车管压力超过动作气压后，开通控制阀的控制风源气路驱动传动齿轮开通控制阀连接列车管的主风路，将关闭的折角塞门短接。实现列车运行中在折角塞门因意外关闭的情况下，由机车司机调高列车管压压力空气供给压力，实现开通关闭折角塞门处列车管的旁路风路，保持列车管贯通，使司机能控制列车制动停车。

如图所示，折角塞门前安装的旁路支管一路与压力阀连接，由压力阀输出至控制阀的控制风源入口。另一路接入控制阀的主风路，经控制阀后短接折角塞门重新与列车管连接。当输入风压达到压力阀的动作值后，压力阀开通，压缩空气进入控制阀的控制风源入口驱动齿轮机构动作，将控制阀主风路开通并将阀门锁死在开通位，使关闭的折角塞门被短接，由控制阀的主风路将列车管新沟通，使折角塞门关闭处的前部车辆与后部车辆列车管重新进行贯通。

列车运行中发现折角塞门关闭，机车不能控制折角塞门关闭的后部车辆的列车管风压，此时，机车司机将机车向列车管供风的调压阀压力由定压500kpa(或600kpa)调整至“列车防折关装置“的压力阀动作值的气压(700kpa可根据实际设定)，使单向压力阀开通控制阀的控制气路，由控制阀的控制气路驱动控制阀的齿轮机构将控制阀主风路开通，实现列车管风压经控制阀主风路将关闭的折角塞门短接，重新沟通了列车管的压力空气通路，使机车制动系统通过列车管风压控制全列车的制动，达到列车停车，防止列车制动失效的目的。

进一步的，在本发明中，

1.通过在发生折角塞门关闭后提高列车管工作压力来控制安装在折角塞门两端的“防止折角塞门关闭装置”开通列车管旁路通路重新沟通整列列车管的方法。

2.通过在缓解状态下列车管恒定正常工作压力发生折角塞门关闭后通过调高机车向列车管供风的调压阀风压，使车辆中发生关闭的折角塞门处的压力阀动作。

3.通过在缓解状态下列车管恒定正常工作压力发生折角塞门关闭后通过调高机车向列车管供风的调压阀风压，使车辆中发生关闭的折角塞门列车管升高控制安装在折角塞门两端的“防止折角塞门关闭”的旁路系统重新沟通整列列车管的方法。

实施例

列车折角塞门防关装置，其结构如图1所示，包括折角塞门1、压力单向阀2、控制阀3、旁路支管，其中旁路支管包括旁路支管一和旁路支管二；

压力单向阀2的进气口c与折角塞门1的a端相连接，出气口d与控制阀3的控制风源入口g相连接。控制阀3的进气口e与折角塞门1的a端相连，控制阀3的出气口f与折角塞门1的b端相连。

压力单向阀2结构如图2所示，包括压力活塞2-1、活塞限位器2-2、压力弹簧2-3、活塞软片2-4、通气管道2-5、活塞顶位2-6。

压力单向阀2工作原理为：当进气口c无气体压力或气体压力未达到规定阈值时，压力活塞2-1在压力弹簧2-3作用下与活塞顶位2-6紧密结合，使气体无法通过；当进气口端c气体压力达到阈值时，气压推动活塞2-1向活塞限位器2-2移动，活塞2-1与活塞顶位2-6之前出现缝隙，从而使气体通过通气管道2-5到达出气口d。

控制阀3结构如图3所示，包括控制风源入口g、膜片3-1、气动活塞3-2、压力弹簧3-3、阀杆3-4、密封填料3-5、阀座3-6、膜室上腔3-7、膜室下腔3-8。

控制阀3工作原理为：当无气体到达控制风源入口g时，气动活塞3-2在压力弹簧3-3作用下使得阀杆3-4与阀座3-6紧密接触，防止气体通过；当气体通过控制风源入口g到达膜室下腔3-8后，气体推动膜片3-1向膜室上腔3-7移动，膜片3-1向上移动带动气动活塞3-2与阀杆3-4向上移动，使得阀杆3-4与阀座3-6分离，使得高压气体通过进气口e到达出气口f。

模拟实验

为了验证上述技术方案的可行性，对其做了进一步的模拟实验，具体如下：

一、实验装置

低噪音空气泵(1mpa)

折角塞门

压力阀(0.65mpa)

控制阀

旁路支管

纸片

二、实验原理

货物列车编成后由机车向列车管供风，列车缓解后由机车调压阀控制整列的列车管最高压力为500kpa。客运列车编成后由机车向车辆的列车管供风，列车缓解后由机车调压阀控制整列的列车管最高压力为600kpa。本发明根据列车管工作风压由机车控制恒定输出的原理，采用在每个折角塞门处安装带风压控制(开通压力为700kpa，可根据实际进行设定)开通的旁路装置，当运行中发现折角塞门关闭后，由机车司机调高向列车管供风的调压阀输出压力，当列车管输出压力达到压力阀的动作值时“防折关装置”动作，打开安装在折角塞门列车管两端的旁路列车管风路，沟通关闭的列车管风路实现列车管的再次贯通，实现列车有效制动的目的。

旁路支管负责在折角塞门关闭的情况下，当列车管压力被调高至一定值后重新开通一条新的列车管风路，将关闭的折角塞门短接。

压力阀：当列车管压力达到压力阀动作阈值时，阀门打开，使压缩空气由单向压力阀通向控制阀控制风源入口。

控制阀：当压缩空气进入控制阀的控制风源入口后，压缩空气推动活塞运动，活塞上的齿条带动旋转轴上的齿轮逆时针方向转动90度，阀门即被打开且被锁死，列车管被重新沟通。

三、实验步骤，具体参照附图4-7所示，

1.如装置图用管路依次连接设备；

2.关闭折角塞门，检验装置气密性；

3.打开折角塞门，将折角塞门进气端与空气泵相连，开启空气泵逐渐加压至0.50mpa并保持一段时间，将纸片放在折角塞门出气端，观察此时纸片是否被吹动；

4.逐渐减小气压，关闭空气泵，记录数据；

5.关闭折角塞门；

6.开启空气泵逐渐加压至0.50mpa并保持一段时间，将纸片放在折角塞门出气端，观察此时纸片是否被吹动；

7.将空气泵逐渐加压至0.60mpa，观察纸片是否被吹动；

8.将空气泵逐渐加压至0.65mpa，观察纸片是否被吹动；

9.将空气泵逐渐加压至0.70mpa，观察纸片是否被吹动。

10.逐渐减小气压，关闭空气泵，记录数据，整理实验仪器。

四、实验数据

根据上述的技术方案、实施例以及模拟实验可得到

1.仅需在车辆折角塞门上加装“防折角塞门关闭装置”就能实现由机车司机在机车上直接控制发生折角塞门关闭后重新沟通列车管的功能。

2.不需要采用无线通信的方式解决机车对后部车辆列车管贯通的方式，节省设备投资，减少人员成本，提高编组场车辆编组效率。

3.机械结构不需要电源，符合车辆随意编组、解体的工作特点。

4.每年节省资金数亿元。

5.可在国际铁路系统进行推广使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。