一种新型折角塞门气密性检测系统的制作与应用

张家友，申爱平

（中车贵阳车辆有限公司，贵州贵阳 550017）

1 技术背景

折角塞门是铁路货车车厢与车厢之间主管气路连接的开关器件，列车运行过程中通过压缩空气进行制动，压缩空气由火车头的空压机提供，通过列车主管将压缩空气传送到每节车厢。每节车厢有一个列车主管开关，即“折角塞门”，只有将折角塞门打开，压缩空气才能传送到该节车厢，并依次传送至最后一节车厢，保证列车主管气路的畅通。折角塞门开关性能严重影响列车行驶安全。目前铁路货车修理单位多采用抹漏和传感器检测对折角塞门进行气密性试验，存在检测误差大、无法判定具体漏泄位置、检测效果不稳定、漏泄量无法精确等问题。

2 现状分析

现阶段铁路货车各检修企业对折角塞门的气密性检测试验，多采用抹漏检测、压力传感器检测、入水检测三种方式。

2.1 抹漏检测

抹漏检测折角塞门气密性是检测人员初期对折角塞门进行气密性检测的主要手段。采用该方法对折角塞门进行气密性检测时，用抹漏剂涂抹在折角塞门的端口，若能观察到气泡溢出，则说明折角塞门出现漏气，须进行维修或报废处理。该检测方式难以判断微小泄漏，且易发生漏检。

2.2 传感器检测

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定规律将压力信号转换成电信号的器件或装置。此种检测方式是在折角塞门进行气密性检测试验时，将折角塞门压紧、密封后，模拟现车使用情况，通过压力传感器采值变化判断折角塞门是否泄漏，无法判断阀门泄漏位置。

2.3 入水检测

折角塞门入水检测气泡是为了优化折角塞门气密性检测的一种检测手段，主要原理是将阀体沉入水中，模拟塞门现车使用状态进行气密性试验，通过观察水中是否有气泡产生，用以判断阀体是否有漏泄及漏泄的大概位置。该方式可通过水泡产生多少及快慢判断漏泄量大小，但无法精确量化。

针对以上检测方式的不足，设计制作一款可以实现精准检测和量化的折角塞门气密性检测系统，提高铁路货车的运行安全。

3 系统设计与开发

为了保证检测系统的准确性和易用性，新型折角塞门气密性检测系统结合传感器检测及入水检测方式，设计一套阀体翻转卡紧装置，该装置可实现折角塞门模拟现车安装状态，开发出适用于测试折角塞门性能和参数的运行系统仿真程序，并利用空气动力学仿真原理和多通道多信息数据融合技术进行综合判断，精确检测出折角塞门的性能参数，并且对该阀是否合格做出自动判断及数据库记录

3.1 系统简介

整套系统包括控制柜和试验台两大部分。控制柜内包含微机、打印机、电源、控制板卡等；试验台包括机架、工位卡具、水槽、风缸管路、压力表、传感器、电控换向阀等。图1 所示为试验台整体设计。

在工作过程中，测试程序给控制板卡发出指令，由板卡控制相应电控换向阀动作，试验台管路内的压力发生变化，由传感器采集并传递回控制板卡，通过模数转换模块转换成数字信号反馈到程序中，程序进行计算并发出下一步指令，整个过程形成闭环，实现对被测阀体的精确检测。

图1 试验台整体设计

3.2 系统特点

（1）每个工位均设置自动卡具，能够快速完成各个被测阀体的卡紧和密封动作，提高了工作效率。测试程序设计灵活，当一个工位开始工作时，可继续对另一个工位进行操作，安装被测物以后，可随时开始测试，不影响其他正在进行测试工位的工作。3个工位和对应工位的测试程序相互独立，互不干涉。

（2）入水卡具及水槽材料选用不锈钢材料，防锈耐腐蚀，延长设备使用周期。

（3）设置有手动按钮，具有手动操作功能。

（4）采用多通道多线程数据融合技术，可以同时对不同工位上的阀体进行测试，提高工作效率。

（5）测试采用WindowsXP 操作系统平台，人机界面良好。

（6）实时显示当前工作状态及各项测试结果。

（7）独特的软件维护设计，可方便地在远程或近程实现对试验台系统的软件维护和升级。

（8）开放式结构设计，保证不同用户的使用，适应网络化管理。

3.3 工作原理

每个工位设置一个单独的水槽，对应相应的卡具和翻转装置，翻转装置由手拉阀控制入水和出水动作。3 个工位相互之间没有联系，可分别独立工作。系统采用多通道多线程数据融合技术，可以同时对不同工位上的阀体进行测试，因此，可自由使用不同数量的工位同时工作。

该方式由翻转机构配合卡具实现阀体入水动作（图2）。翻转机构处于水平位置时，按下卡具开关，可以将被测阀体夹紧，然后打开翻转气缸开关，完成入水动作。工作时，将被测阀体安装在卡具上，打开夹紧气缸开关，推杆伸出，将阀体卡紧。打开翻转气缸开关，气缸杆向上伸出，带动连杆、折弯件的后部升起，此时弯杆和固定折弯件转动，使安装板前端向下翻动，带动被测阀体浸入水中。工作完成后，关闭翻转气缸开关，推杆向下方缩回，带动安装板向上抬起。

3.3 设备技术特点

图2 阀体安装卡具与翻转机构

采用独立水槽的设计方案，卡具可分别控制，测试时单独执行，不影响其他工位的操作。由于程序可同时开展3 个工位的测试，所以可在某一工位工作时，同时对其他工位进行装阀、入水、测试等操作，方便灵活。由于工位间相互独立，所以需要使用3个翻转气缸，3 个入水控制开关，水槽的材料用量较多，设备长度较长，约1.5 m。

试验台入水机构和水槽使用不锈钢材料加工，确保设备耐用可靠。设备采用隔离设计方法，将管路及电控换向阀、传感器等电子器件与带水的部分隔开，保障人员及设备的安全生产。

设备还设置有手动按钮，当切换到手动模式时，可以使用按钮控制电控换向阀的动作，对照压力表完成手动测试。预留手动模式使整个系统的使用更加灵活。

4 设备的应用与维护

4.1 设备应用

将被测阀体安装在相应的工位上，在测试系统界面该工位测试框内选择阀型、人员，输入编号，点击“开始测试”，系统自动进行测试。当用户不想进行检测后点击“终止测试”按钮后系统停止测试。测试完毕，如果测试结果全部合格，点击保存，数据将存储在数据库中，如果有不合格项目，可以点击取消，不保存数据。

4.2 设备维护

该试验台所用元器件对压缩空气的洁净程度要求高，为保证设备正常工作，试验台配有过滤器，其尘埃过滤度可达510m，但这是最终过滤，因此要求进试验台的风要经过粗过滤，油、水、尘埃的净化都腰达到一定要求。如仅靠试验台所带过滤器过滤不洁净压缩空气，则会造成过滤器过早损坏，影响试验。应定期清扫试验台各风缸。

5 结束语

随着铁路运输事业的不断发展，保障在货运提速后列车运行的安全，是铁路检修的责任。新型折角塞门气密性检测系统的研究对提高折角塞门气密性检测的准确率有着非常大的作用，以中车贵阳公司的实际经验来看，在使用此新型折角塞门气密性检测系统后，检测工作的效率和准确率提高较为明显，随着新型检测方式的推广，可以更好地服务生产实际，实现提高质量、保障安全、经济维修的车辆制动检修工作总体目标。