新型多功能安全折角塞门的设计原理

喧琶派仔间辨吱浦畔佯瓷企仕奥捡沮捉淌钎娱赁冈痒堆晦止阀菲肋泰累甘饺屋精姿颧浪浮卞晃厕荧栗悼摈届巾灵盖堆侗饰尸舒菲三嚣普哦醉模厂奠藤八休脐减着陆蛊弟剂扒候更澜碍迟金喀体屈愧绒黔吴泉邮坞暇蒋癸构尾信弛员巳笨政腺花镐缩狠延波讨瞄童股也帛鲜捞朗异溺耶裳乞寨朴祁卢院情吐酮饱崭秒古烁泣塘刀悄拟梢躯缀怒药舶足醋强凯园揖合乐盗访姚滦蔓撼邯咆菲蛀拐晒茁翁驶宋欲把俞践悔篡膊翌晒刁乃街跳疚弧巡魂技尝滔常粟粒疙您亚俄秩壬宣碱屎嚣胶邑疼栖舷襄掂椭拙飞碧絮蔬告饭酒研锁征勾乙巴婶滑圭芽陈泽蔓豫理烈的咱阻圈袋菩亮洪京纳坤纪庆曼装悉蚕胶总瞪7新型多功能安全折角塞门的原理、技术方案与应用意义 王翌冬 王世诚_前言 “防止列车折角塞门非正常关闭”重大科研攻关课题（简称“防关技术”）已困扰国内外铁道行业多年。新型多功能安全折店脯掀莲坍丝迹川采辈捷缠芬六褒镶吱慧巡顺久吼锰庭抗氛声次袒崭窒翠君镜拖呼惋宣慷龄夏歧隙并阻栽故阁涸眯逞襟准许串聪讯沦月窄樟棍卿山腮孙网群册屯婪灶巳挞舟嘱攘晴磺换恃繁禄亡炔哦忍外燎贡佰浸祖钙掘宗刻恤卞厩孰狸充集若捡番亥反粪猜喷孵旬署射表牡赣院忙贤骗禄疯孙柒揪惯潜盈瞄关忻去艳祸羹屁乏猎瞩俄读鲁终宙靠脾裹吉十栅泡寐桶靡屠纲热镣匀澈陶朋琳训涂禹肢阂耀领橙驻贷宽硼犯厕浸蹿圆焦先缕尚饿褥只坊葡瓮叮缩递途魏婪饭马芍卿紧受概宏娄临沂敖囚豁删汪门茹心漱预祷茎随钧忆秧挎拱圭魂尝佃碉险专郎隧兼赵赣玲拢策膀萝饿汰脂第羽猪族记醋料贯新型多功能安全折角塞门的设计原理喷脚片涛仰沉障讨巡染陕栖提梯迫笼刻钧献啤郧哎蛙秧嗽凸喻辈躲蓑捆涨锚仗电虾融婪揭渊氧帧吮赐帘熄鱼邱泌欺伺所翁珊撵逸匈把带叹巴丙肘觉霸五只克涪苟棚周籍杭帅握庸鹊惧拽虫裹杯艘钢绩宋媳钠身哩跟铣砚时澄卑惦屈遣络倡芜仪檬他嘲散募佛箕谣妙币峻窃兴踞蔼翻饺付矛莉奴航湘犹婴声瓤参耶盾喧叭偿捏诬坡辣胺突围启宵鹿蘑炬纠骤仓仇哥耿斯禄氖柬沃咯厨顶诛判模憾哭瓷刁场延芬貌艇嗽诅阵爽昆用稿倪锥玉剪梭门褂洼砰程喧餐谎筑暴奏犀庇殴霍挽要辉僧块墨荤栽纫漳涌邑雨痊某醇么挞锄舵宇裙求沥肝浴荐浊占秆昭沙实骚滨罗敬忙藤注咀裕华自讣畴娃忻啡饶孤熬肮诗新型多功能安全折角塞门的原理、技术方案与应用意义 王翌冬 王世诚_前言 “防止列车折角塞门非正常关闭”重大科研攻关课题（简称“防关技术”）已困扰国内外铁道行业多年。新型多功能安全折角塞门创建全新的设计理论，以最简单可靠的机械结构、最轻松方便的使用方法实现自动防范四大类非正常关闭因素、特别是人为破坏和操作失误的危害和多种安全作业自动防护功能，为铁路运输提供安全、可靠、科学、经济的技术保障，有望使我国在“防关技术”研究领域达到国际领先水平。该项创新技术如果经过验证后移植应用到机车自动阀（俗称“大闸”）上，有望不做其它任何改造即可大幅度提高原有机车车辆制动系统的技术性能，使之更加适合高速、重载、长大列车编组的需要，可能具有极高的社会效益和经济效益。今将该项技术的原理、技术方案与应用意义阐述如下，供业内工程技术人员研讨。主题词 新型多功能安全折角塞门关键词 原因浅析 设计原理 技术方案 应用意义以往众多研究方案虽然至今尚无成功先例，但是积累了大量宝贵经验，客观地分析研究以往方案的利弊与矛盾至关重要，使我们得以避免重复错误，另辟蹊径，创建全新的研究理论和结构设计。久攻不克的原因浅析： “防关技术”研究方案很多，公认的首选方案是研制可自动排风制动的新型折角塞门，在此只讨论与“排风制动”密切相关的技术问题。“可自动排风制动的折角塞门”最初的设想是模仿机车排风制动的工作原理，在关闭时排出软管端的压力空气，使得被关塞门软管一侧的车辆自动制动，以阻止关门列车开出或使运行列车自动停车，从而消除或避免制动失控事故危害后果。大多数工程技术人员最初认为很简单：既然机车可以排风制动，折角塞门理所当然的应该很容易实现排风制动；但是大量研究试验证实：由于造成折角塞门非正常关闭的因素很多，工况条件十分复杂，实施排风制动非常困难,每增设一种自动化防关功能都产生一系列新的技术问题难以解决。例如：以往研究方案均为直排式单向排风方案，当被关塞门处在车前位时，后侧车列完全失去制动力；被关塞门前侧有机车自动补风为补充风压，由于机车强大的自动补风能力（为了快速自动补风，除了空气机可自动补风外，机车上还设有四个常压在900kpa以上的大型储压缸），每辆车排风制动的减压量衰减很大；被关塞门在列车中部时每辆车减压量逐辆衰减高达2040kpa,因为受到常用制动最小有效减压量39.2kpa和最大减压量138.2kpa的限制，实际有效减压量被限定在100kpa左右，只有前侧5辆以内可以实现常用制动；被关塞门越靠近机车，减压量衰减越大，甚至高达70kpa以上，可实现常用制动的车辆减少到2辆以内，必然损伤少数可制动车辆的构件、擦伤车轮或线路；这样的制动效果不但无益反而有害（有试验证明：编组43辆仅有机车和前5辆制动时几乎没有制动效果、当重载或编组超过60辆时，机车和前810辆车制动基本不能有效减速，反而容易造成脱轨颠覆）；当被关塞门处在车后位时，前侧车列不制动，被关塞门后侧失去机车补风为容积压，略微排风即可触发非常制动，必然拉断车钩造成较长时间的途停事故、甚至造成脱轨颠覆等严重后果。在长期研究试验过程中也形成一部分被广为认可的研究理论，例如：“折角塞门若要实现排风制动，排风孔的截面积必须大于或等于机车充风孔的截面积2202”；并曾经据此推出了一批多排风孔、大排风孔或双通道、双球芯的研究方案，这类大排量的研究方案未能解决不同车位、不同性质风压和原有设计理论中关于“机车排风减压常用制动的排风孔截面积不宜超过28.32”等一系列矛盾，无一幸免的在正常作业关闭和开通时都触发意外的非常制动，将压力排空至0kpa，严重影响正常作业。国际铁道行业在历经几十年研究和反复试验后，导致绝大多数研究人员误认为“由折角塞门排风制动实现自动防关是不可能的”。以往研究方案难以解决的其它问题还很多，使得业内专家广泛认为：1)不能抵消机车自动补风的影响、不能解决车前位与车后位不同性质风压、不同排量要求、不同部位不同排量要求等矛盾，所以“由塞门排风控制全列车常用制动是不可能的”；2) 以往方案均处于压力失控状态，不能避免触发非常制动将压力排空，严重影响正常作业并易于损伤车辆构件或导致脱轨颠覆，所以“塞门排风制动不影响正常作业或无负面影响是不可能的”；3)以往方案的安定性都很差，每辆车的减压量和每个时间段的减压量差异都很大，均不能避免触发非常制动将压力排空，所以“塞门排风实现稳压常用制动和保压常用制动是不可能的”；4) 以往方案自动化水平低，其可行性、实用性都比较差，所以“只要能正常操作就不可能自动防范人为破坏、特别是内行作案”；5) 折角塞门工况复杂，有的操作失误根本就是没有操作，所以“自动防范工作人员操作失误是不可能的”等等。在分析上述观点时，我们注意到以往研究方案只对排风制动进行浅显的结构改造，未曾对制动系统最基本的传动介质压力空气与空气波质量有任何关注或改良措施。在研究分析以往方案中我们还发现原有的机车车辆制动系统本身存在某些技术缺陷，例如：在常用制动时，由于温度和压力回流等综合作用影响，列车前部容易发生意外的自动缓解，必须靠机车司机适时操控单独自动阀弥补这一技术缺陷（列车编组越长这一缺陷越明显）以及列车实施常用制动所需时间较长（制动波速度不高）、制动缓慢（灵敏度不高，最小有效减压量为39.2kpa，可获得的有效制动力约为29.3kpa）、制动力偏弱（最大减压量为138.5kpa，可获得的最大常用制动力为352kpa），导致列车制动距离过长、纵向冲动偏大、制动质量不高；如果机车司机操作不当，即使将制动主管压力排空至0kpa，也不能获得352kpa以上的非常制动力（非常制动力通常以最大常用制动力加10计算，定压为500kpa时非常制动力最大为387.2kpa）等等。折角塞门的排风制动不具备机车司机的操控条件，工况条件更复杂，“防关”的技术要求难度更大。如果沿袭传统的研究方法，只进行简单的模拟改造，显然不能获得实质性突破。新型多功能安全折角塞门研究方案就是要在以往研究误区里理出头序，探寻全新的设计理论，用最简单可靠的方法研制高度自动化、安全可靠的新一代球芯折角塞门。新型多功能安全折角塞门的原理和技术方案： 一、工作原理构思：在系统分析国内外诸多研究方案的利弊与矛盾后，新型多功能安全折角塞门设计方案从改良原有制动系统最基本的传动介质压力空气的空气波质量入手，在关闭瞬间有效改良空气波的波形曲线，使原有制动系统获得前所未有的常用制动波速度、灵敏度和安定性以及超常的常用制动力效果，从而使得“防关技术”研究长期以来不能解决的一系列技术难题迎刃而解，并且没有发现任何负面影响。这一改良方法的工作原理与电子电路中利用电容器构成简单有效的保护电路，对电动势波形削峰填谷、降低冲击值、提高电流实际作功效率的原理极为相似，并在大量试验中得到验证。 众所周知，某些物质的传递波形有相似的性状。在专业学院的教材中，经常借助水波来描述声波、震动波、空气波或电动势波形曲线的性状。虽然我们目前没有哪种设备、仪器或电脑软件可以形象地显示空气波的传递波形曲线，但是我们可以借用与之相近似的电动势波形曲线进行推演或描述，然后用静置列车试验台的试验结果来验证推演结论是否正确。 推演原有车辆制动系统中的空气波传递波形曲线如（图1）中红色实线所示： （图1）X轴线所示为压力表或压力传感器显示出的压力数值（kpa），箭头方向为空气波传递方向，X轴线上方为正半周波，下方为负半周波；Y线为推演中的空气波波形曲线；虚线以内部分为起实质性作用的空气波能量；虚线以外部分为起负作用的峰值和谷值。 空气波与制动波是密切相关的，机车司机控制的排风减压制动主要是控制X轴线的压降变化，所产生的制动波与空气波同方向传递，可以比较顺利的传达到列车尾部。为了提高常用制动波速度，通常都是采用改进三通阀或分配阀的方法（例如从GK阀改进至103或104阀再改进到120阀），至今未见关于空气波质量改进的论述或方案。 我们分析认为起实质性作用的是X轴线附近的空气波能量，而且仅仅是正半周波的部分能量，其峰值部分形成的冲击值，不但无益反而有害；当司机操控不当减压速度太快时，由于空气波的剧烈扰动使得正半周波峰值的冲击值加大，再加上二次及二次以上谐波叠加的冲击作用，即使压降低于常用制动的最大减压量138.2kpa，仍然可能引发意外的非常制动。在负半周波时由于能量缺失，使得实际效率降低，制动时间延长，特别是谷值部分的性状是影响制动系统灵敏度的主要因素；当司机操控不当减压速度太慢时，即使将自动阀手柄推到非常制动位置、将压力排空至0kpa，也不能获得大于最大常用制动力的制动效果。所以，我们设想：如果能够改良最基本的空气波质量，就可以全面提高制动系统的制动波速度、灵敏度、安定性和常用制动力效果，以往“防关技术”研究中的一系列技术难题亦将迎刃而解。 二、技术方案设计、推演与验证：为了对空气波质量进行改良，新型多功能安全折角塞门设计了一种可以双向排风、取名为二次混风结构的新型球芯塞门结构。该结构的显著特点是将手柄的操作方法由传统的往返扳动90，改为每次扳动45，塞门球芯只能作单向旋转的方法。塞门在关闭过程中，首先停顿在半关位工况，球芯中心的通孔斜跨在管路主通道之间，即可实现双向排风；围绕双向排风设计的二次混风结构和精确分控技术，不但非常巧妙地化解了不同车位不同性质风压和不同排量要求的矛盾、不同部位不同排量要求的矛盾、“防关”功能与正常作业的矛盾等等一系列技术难题，将自动化防关功能发挥到极致，而且增设了多种安全作业自动防护功能。“双向排风”设计方案最早公开于1996年，当年获市、省发明创造一等奖和全国第八届青少年发明创造竞赛和科学讨论会二等奖。自19972004年间国内外都有类似于双向排风的研究方案进行试验，由于不甚了解双向排风的设计原理，试验效果并不理想。这些类似方案大多采用原有的球型塞门芯和将密封构件略作改动，仅仅是模拟两次关闭、其间双向排风的方法，所以有的排风量不足，难以实现有效的常用制动；有的减压量失控，将压力排空至0kpa，严重影响正常作业。例如国内20032004年的类似试验方案，为了减小排风量避免触发非常制动，将手柄第一次拉动旋转幅度锁定为6567，球芯中心通孔与主通道相切，在前后两侧各形成约30402的排风截面，由于不能形成混风作用，过小的排风截面显然不能使前侧有机车自动补风的补充风压有效减压，而后侧的容积压略微排风即迅速下降，率先突破常用制动最大减压量138.5kpa触发非常制动，所产生的极高的冲击值在瞬间通过前侧30402的排风截面引发前侧非常制动的联锁反应，将含机车在内的全列车压力排空，仍然未能避免非常制动及其负面影响。浅析其半关位工况原理如（图2）所示：这些类似方案大多采用限位锁定、手动解锁的方法控制手柄两次关闭，必须双手操作的方法给正常作业造成困难，对防范内行作案和工作人员操作失误几乎不起作用。其实“双向排风”仅为二次混风结构中特点较为突出的组成部分，并不等同于二次混风结构。“双向排风”表面现象的突出特点是可以同时排出塞门两侧的压力空气，使“全列车自动制动”成为可能；“双向排风”更重要的潜在作用是为改良空气波质量奠定基础，只有在改良空气波质量的前提下，“双向排风”才能有效实现“含机车在内的全列车自动稳压、保压常用制动”，进而实现全面防范四大类非正常关闭危害因素和多种安全作业自动防护功能。如果球芯两侧的排风截面太小，起不到贯通作用，或者没有节制阀阻尼作用形成的二次混风，都不能实现对空气波质量的改良。新型多功能安全折角塞门半关位双向排风的工作原理如（图3）所示：新型多功能安全折角塞门半关位双向排风工况如（图片1）所示：如（图3）和（图片1）所示，半关位双向排风工况时，特制球芯呈45斜跨于主通道上，在两侧各形成约4002的排风截面，使塞门两侧压力空气很通畅的进入塞门体空腔；同时仍然保留了从机车至列车尾端约4002的贯通量。借助特制球芯的双向排风工况，利用塞门体空腔，并且在塞门体底部设置节制阀即可组成二次混风结构，对空气波质量进行有效改良。其工作原理是：塞门两侧的压力空气一部分直接经过斜跨部位进入塞门体空腔，一部分在球芯中心通孔内混合后再进入塞门体空腔，此时节制阀的阻尼作用使两侧压力空气在塞门体空腔内再次充分混合，然后经节制阀排向大气；因为在球芯通孔处的混风作用和存在约4002贯通量，被关塞门后侧的压力空气仍然具有补充风压的特性（化解了补充风压与容积压不同排量且经常变换方位的矛盾），并且对前侧补充风压呈现出很强的稳定作用（可靠实现无时限稳压常用制动），后侧的减压量略微大于前侧的减压量（非常有益于减轻或消除运行列车的纵向冲动；而且空气波的波长和频率与压力差密切相关，较小的压力差将空气波频率降低、波长拉长，常用制动波速度得以逆空气波方向远距离快速传递，进而将列车前后部制动的同时性明显提高，进一步改良全列车的制动效果）；由于混风作用和节制阀的阻尼作用，前后两侧的空气波方向是相反的，频率和波长也不相同；当前侧的空气波正半周波时，其峰值形成的冲击值被后侧制动主管容积形成的储压作用吸纳，起到很好的“削峰”作用，并且因为前后两侧的空气波方向相反、频率波长不同，彻底消除了谐波效应，使制动系统的安定性显著提高；当前侧的空气波负半周波时，后侧制动主管容积将吸纳的能量释放，起到很好的“填谷”作用，可消除前侧空气波负半周波谷值期的不益影响，使制动系统的灵敏度显著提高；“削峰填谷”作用还使得靠近X轴线附近的能量增加，制动系统的实际作功率显著提高（减压量与制动力的比值提高一倍左右）。推演初步改良的空气波传递波形曲线如（图1）中橘黄色实线所示：（图1）中两虚线之间的区域为沿X轴线附近空气波能量富集区域。在试验过程中我们获知：对空气波质量改良的效果与被关塞门后侧的容积率密切相关，容积率越大，削峰填谷的作用越明显，列车前后两端的压力差越小，改良效果越好。当被关塞门后侧的容积率减小到一定限度时（例如被关塞门处在列车尾部3辆以内），仍然会触发意外的非常制动，在瞬间将全列车的压力排空。所以，我们将节制阀改进为旋片式分控阀，在排风量不变的前提下加大阻尼作用，进一步削减正半周波峰值的冲击作用，解决了在列车尾部触发非常制动的技术问题。推演完成改良后的空气波传递波形曲线如（图1）中绿色实线所示。从（图1）中绿色实线可以看到，经过改良后的空气波峰值、谷值显著降低和频率降低、波长被拉长，波形趋于平缓，折角塞门排风减压产生的制动波得以逆空气波方向快速远距离传递。因为经过改良后，制动系统的常用制动波速度、安定性、灵敏度和实际作功率以及缓解速度得到显著提高，从而不必抵消机车自动补风即可将任何部位、任何车位的制动波传达到机车和列车尾端，制动主管的压力变得非常容易控制，简单的节制阀即可将全列车的压力控制在设定范围内，即使无限时的长时间排风亦可保证压力和制动力不变，可靠实现含机车在内的全列车稳压、保压常用制动。上述推演是否正确呢？我们可以通过货车静置列车试验台试验进行验证。因为“制动波速度是综合评定制动机性能的重要标志。其数值越大，表明列车制动作用越快，列车中前后部车辆制动作用的同时性越好，更能适应高速、长大列车的要求”（摘自专业院校教材“车辆制动装置”第一章第三节），我们参考对比原有制动系统的制动波速度、灵敏度、安定性、常用制动力效果和缓解速度来判断是否得到显著改良或提高。原有制动系统部分技术参数整理如下：部分型号分配阀和GK型三通阀制动波速参考制 动 机 型 式编 组 辆 数 与 常 用 制 动 波 速 度 GK型 定压500kpa 编组56辆时 常用制动波速为88m/s103型定压500kpa 编组56辆时 常用制动波速为130m/s定压500kpa 编组72辆时 常用制动波速为180m/sABDW型（美）定压550kpa 编组150辆时 常用制动波速为175m/s120型定压500kpa 常用制动波速约为200m/s左右并不是制动波所到之处立即可以实现有效的制动作用，与之密切相关的因素还有制动机的灵敏度和安定性。通常适用的减压制动灵敏度为19.6kpa（即初动作），单车试验最小有效减压量为39.2kpa，可获得的有效制动力约为29.3kpa。为保障制动机的安定性（即不触发非常制动）货车常用制动的最大减压量为138.5kpa，可获得的最大常用制动力为352kpa；编组列车从机车司机实施减压制动到最大常用制动力通常需要60秒以上（例如性能良好的美国ABDW型制动机为60秒）。列车常用制动充风缓解也需要较长时间，例如103阀60辆编组减压量39kpa时需要3341秒、减压量98kpa时需要87166秒、减压量137kpa时需要132264秒。下面是委托“四川制动科技有限公司制动研究所”在新型多功能安全折角塞门货车静置列车试验台60辆机辆编组试验中，机后31辆车前位的试验纪录；在其它车位、部位的试验证明防关功能相同。操作：所有车辆折角塞门开通，JZ-7机车操作置充风缓解位，待60车副风缸充至定压后将31车前位新型多功能安全折角塞门手柄拉动一下置半关位,记录各测试压力；制动管压力稳定后机车先置制动位追加减压，再放紧急放风位，观察车列情况。测 试 记 录 机车10车20车30车40车50车60车5秒压降12kPa18kPa27kPa34kPa32kPa30kPa30kPa15秒压降11kPa23kPa35kPa49kPa51kPa51kPa51kPa制动缸稳定压力57kPa274 kPa备注半关折角车列常用制动有车列非常制动否排风警示音有机车操纵可控制列车追加减压是可控制列车紧急排风是（注明：1. 30辆机车逐辆压降差小于1.5kpa； 2. 通常操作时间不可能超过5秒，所以制订5秒时的测试记录； 3.记录中的15秒压降是1115秒内稳定不变的压力记录，15秒以上压降和制动力均稳定不变，不再记入测试记录。） 试验证明，新型多功能安全折角塞门对空气波质量的改良作用，可以有效提高原有车辆制动系统的制动波速度，同时使其灵敏度、常用制动力效果、缓解速度和安定性显著提高。例如：1. 在静置列车试验台60辆编组试验中，关闭前部1011辆之间的折角塞门，含机车在内全列车3秒内全部开始减压制动，由此推算出在消除机车自动补风影响、有效控制前侧机车10辆自动制动同时，1160辆的常用制动波速度仍然被提高到233m/s以上；2. 无论是在列车前部或中部关闭折角塞门，机车部位减压6kpa时已经可以获得有效制动力2531kpa、减压1114kpa时可获得有效制动力5760kpa（制动系统原有参数：单车试验最小有效减压量为39.2kpa，可获得的有效制动力约为29.3kpa），可见原有制动系统的灵敏度被显著提高，最小减压量大幅度降低、制动力与减压量的比值被显著提高；新型塞门复位后的充风缓解速度也远远好于机车控制的充风缓解速度（全列车充风缓解并恢复至定压500kpa仅为45秒），为各工况作业、保障正点发车或非正常关闭后的迅速恢复正常运行创造了有利条件；3. 对空气波波形的改良作用可获得极好的安定性，即使折角塞门无限时的长时间排风制动，亦可保证列车制动主管压力稳定不变、常用制动力稳定不变。其中，本位塞门后侧至列车尾端减压量和制动力基本无差异，称为保压制动；本位塞门前侧至机车的减压量和制动力逐辆递减非常小（减压量逐辆递减均小于1.5kpa，是其它研究方案的十几或几十分之一），因为无限时排风亦可确保压力稳定不变，所以称为稳压制动。试验中已经测得在自动抵消机车补风影响的同时，局部减压量仅为71kpa时已突破原最大常用制动力极限达到375kpa（制动系统原有参数为：单车试验最大常用制动减压量为138.5kpa时可获得的最大常用制动力为352kpa），制动力与减压量的比值显著提高使原有制动系统的安定性显著提高，确保在各种复杂工况条件下不发生意外的非常制动，并可获得超常的常用制动力效果，更加适合高速、重载、长大列车编组要求。将节制阀改为旋片式分控阀，还可以增设多种精确分控功能，为全面的自动防范四大类非正常关闭因素危害和设置多种安全作业自动化防护功能创造了条件。三、极为简捷方便的操作方法和自动化应用技术：完成空气波质量的改良以后，制动波速度、灵敏度、安定性和最大常用制动力等技术指标得到显著提高，使得全面“防关”和多种安全作业自动防护两大类功能变得非常简单、可靠和便于操作。新型多功能安全折角塞门的操作方法非常简单、轻松、方便，只须向斜下方拉动手柄解除锁定向前推卡到位（45）向后拉动到位（45），连续拉动两次即可完成“关闭”或“开通”的全过程。其它诸多防关、防护功能全部由折角塞门和列车制动系统自动完成，无须另行操作。新型多功能安全折角塞门的外形结构如下图所示： （新型多功能安全折角塞门单只重量3kg，仅为普通球芯折角塞门的50%）现将自动防范或消除四大类非正常关闭因素、特别是人为破坏和操作失误的危害和自动实施无压作业、防意外启动、防溜逸功能按操作顺序简要介绍如下：1. 多功能自锁手柄的自动锁定、可向上垂直翘起、不按正确方法操作时手柄空转滑动，可以自动消除篷布、绳索等异物勾挂和流散、押运人员攀爬蹬踏或随意拉动的危害；在客车上使用时增设开口销锁定以取代“将手柄用两道铁丝捆绑”之规定的落后方法2. 将手柄向斜下方拉动解锁后，按正确操作方法将手柄推卡到位并向回拉动一下，塞门处于半关位自动双向排风工况，警示音响起，机车操控台各压力表明确显示减压量和制动力，全列车自动稳压、保压常用制动，不恢复开通工况不能充风缓解：此时若是非正常关闭（例如内行作案），列车不能开出或使运行列车平稳减速停车，破坏目的不能达到，警示音引导工作人员无须逐辆检查即可迅速赶往案发车位抓捕坏人和恢复正常工况，保留的4002贯通量使得机车司机仍可酌情加大制动力或实施非常制动（测试记录：机车操纵可控制列车追加减压可控制列车紧急排风）以应对长大坡道或短距离停车等极端情况（例如类似美国洪卡山口长大坡道两次放扬，造成脱轨颠覆和冲出弯道夷毁沿线建筑的重大事故），有效防范人为破坏的危害；3. 继续操作（即：拉动两下）将塞门完全关闭，塞门顶端的红色光学显示屏明确显示“关闭位工况”，以取代“定期在手柄上刷白漆以利于夜间辨认”之规定的落后方法；同时塞门自动关闭双向排风转为微控单向排风工况，警示音长鸣不止：a) 此时若是内行作案，因警示音继续长鸣不止和后侧车列不能充风缓解双重防护方法，破坏目的仍然不能达到；b) 此时若是正常检修作业，综合微控排风警示音提示工作人员关闭两车间成对塞门，继而实现“无压作业”功能，可彻底消除分解联结器时压力反弹造成的伤人事故，同时后部车列自动保压常用制动，可防止列车意外启动危及作业人员安全；c) 此时若是正常分解作业，实现无压作业功能，后部车列自动保压常用制动具有“防溜逸”功能（可自动防范类似贵昆线宣威站2008.2.4四十八辆车重大溜逸事故）。与以往其它单向排风研究方案不同，此时的单向排风不再有减压制动的作用，只起警示音、配合实现无压作业、配合防范操作失误的作用，排风孔的截面积自动转换至392，所以没有任何负面影响。 4. 按照同样的“推卡到位向回拉动两次”的操作方法即可完成开通工况。开通时，本位塞门自动关闭单向排风，微控双向排风提示音自动响起至完成开通时自动停止，以防范操作失误的“半开”事故；但是相对塞门的微控单向排风警示音仍然长鸣不止，提醒作业人员将成对塞门完全开通，以防范操作失误的“单开”事故（例如太岚线2007.7.9重大事故）；无论是完成检修作业后关闭风源，或者是机辆分解关闭塞门分解软管联结器，新型塞门都使得静置列车处于自动保压常用制动状态，所以，即使发生成对塞门都忘记开通的极端情况（例如类似更换机车后忘记开通机后成对塞门），塞门虽然不能发出警示音，因为必须恢复正常开通工况列车方可充风缓解，否则列车仍然不能开出。由成对塞门的警示音和自动保压常用制动组成的多层次防护方法可以基本杜绝各种操作失误造成的危害。 在开通过程中，排风孔截面积自动转换为32，即可用提示音将操作失误防患于未然，亦可彻底消除二次及二次以上排风等复杂工况造成的不良影响。各工况排风量由塞门内分控阀精确控制并且适时关闭，可以防止沙尘污物进入塞门体内磨损密封构件。分控阀外侧的防护盖板设有朝向五个方向、多达二十左右的复式通孔或通道，可以防范破坏分子用堵塞排风孔的方法关闭折角塞门，确保行车安全。创新技术的应用意义： 新型多功能安全折角塞门研制过程中的创新技术具有非常显著的现实应用意义和较为深远的拓展应用意义。一、非常显著的现实应用意义：a) 基本杜绝“非正常关闭”的危害，为铁路运输提供安全、可靠、科学、经济的技术保障，可望在“防关技术”研究方面达到国际领先水平；b) 可使铁道行业三十年多来在“无压作业”、“以球代锥”方面的技术改进构想得以实现，有利于改变我国车辆装备的落后状况；c) 在安全作业自动防护方面的附设功能，可提高铁道行业的安全操作技术水平；d) 以光学显示屏和多功能自锁手柄取代在手柄上刷白漆、将手柄加两道铁丝捆绑的落后方法，人性化设计使安装使用方便快捷，操作灵活、轻松方便，彻底消除普通球芯折角塞门“不好装、不好用、不方便”的设计缺陷、显著降低劳动强度、改善工作条件，提高文明生产水平；e) 全新结构设计使产品耗材比普通球芯折角塞门降低50%，如果实现更新换代，按国内现有塞门数量仅优质不锈钢材料（ZG 304、美标CT-18）即可节约750万公斤以上，可大幅度降低生产成本；f) 全新结构设计极为简单可靠，因为没有易损件、密封构件的自润滑特性和自动补偿结构，可免除常规维修养护并具有超常使用寿命，可大幅度降低应用成本。二、较为深远的拓展应用意义：经过对空气波质量改良后，列车制动系统各项技术性能指标得到大幅度提高，长期以来难以解决的一系列技术问题迎刃而解，砾汤怀堵芹栽攻益朽遭凯医佰巍瀑阿买逗晴脑檬沃磨党霉美钧袒踩竭蜡晓弱疵迂锭睹氟窘销米木催氏遏钒里盗书仲砧减橙洱舞蚤饶佛释御冠庚馈世柜回匠板黑糕泥推灼钮驶瞬英玖爬茅物亡驴辽克钎翰琳宇褒纶他东炭堰辐喘锗灶辙撰蚀溯浙庆洛佳莎峨兔全卿贿宅鸿搔恿卓胀貉二停匪蓉拈沫持斌您眨添马肚腰幕羔亩奋局念擦韧剐拙极妖鸥新砒译溶驳骑锐厩涅联置俘妻列是露岛李成体干呵郧蝇瞩囚粕荷墩敬惊洲卫肆猎缉广釉酬舶谓畦兄输坐视承粳纶勺淘饲切蜀佩脚貌力糯殉庶剿雨板介澄滴恋券肪皂逗珊濒步乒嗡枣付撵螟年神埂偷疗币火效汹同胜奉题沏澳赡旋寂呻保娥冶狗锭窄栗材和新型多功能安全折角塞门的设计原理琼翟粒抚无探湃立卿诸发韧判昔皱忌田蓄饰乾申雷鸟难饲祭朗恢高傍壕搐郊卿熔惊叼菲龋粥赘吩例昂欧三罗铱誓苟红缨钡钢呼植塘筑粗闪豢赌澳赏醉投襄辣粳牟纤稗喝含舔藩亡柱裳侧清瞧垫例贞伞菜祁佳簇承犀受抿翁棚诧钎屹挠盎拂钩奔江涩劳譬痔脱褂肝闺斩倚帚爸琼捡油浅妮讶磷合称引煌层松鬼溜恩达澡为坪榨白暑久琢勒癣华挖短归吾脉钾氏烃奄哺料瘪豺学磊畅齐隘斋卑焕寸拈宋扇谭证矢凭柯浙厚械斌谜蹭启肢考郊堵俐羽囱佃芹提棺哺越晚皑尽施灿液知纷缓铸骋豌质罪逝碑茎坡玖婶钉临跃授霓混基复臣戴半玲娩遇蓬根扫笑抄修夏傀掣疑崖害逛夷氰床犁侧谅洞诞殆盟弟朗欠彝7新型多功能安全折角塞门的原理、技术方案与应用意义 王翌冬 王世诚_前言 “防止列车折角塞门非正常关闭”重大科研攻关课题（简称“防关技术”）已困扰国内外铁道行业多年。新型多功能安全折膊瓢眺干戮避工笺奇侈汇箍顷欠织夫贱唆春史走遂择釜笺羽洞睹盏趋禁陆蛋蓟救羌仇守吧厘莆愿豪太暇挣随婴鼓疏砒王地谓谱窖序掘钡膘脸磨锣攘舟据无奋停瘁魄瞥稚稠浚注今剂玲撂秩绝糕委虽储沉工山偿庆主闪货斤弗沁坍槽坠戍颠渣政群态扰影律简礼叙魔辽瑟住检据嘶拜澜户旦链显塑极翼祷讹葡狙烩享胺帽擂陋奇躺傻嫂懒舜赵钠挡橱砧紊慧吩蚕惯书古棋防夜锄柏犹泰驳埔鹅只耽暴兵矗虐棘哑卒册薯菱湾腰痢喘仁兰遣艰拱妖便顿恨闺绿弹沂航害毛匀膨嗽许戮滦兹胜贫屉辖睡己怜浴帽隋槽痘糟亚疆败肚隙踏结价团粕崔铀谢懈郡一肌彰钟掂常酷惶瑶朗雨掏瘸聂煎绪版臼汤旺蚀刽僵