楊帆

摘 要：在冬季，內(nèi)燃機(jī)車需要持續(xù)進(jìn)行打溫作業(yè)，使機(jī)車的油溫、水溫處于正常狀態(tài)。如果機(jī)車的動(dòng)力裝置不被凍裂，機(jī)車就可以在其投入運(yùn)行時(shí)正常啟動(dòng)。由于目前的打溫手段存在燃油消耗量大、運(yùn)動(dòng)件磨損加劇、人力資源浪費(fèi)嚴(yán)重等缺點(diǎn)，所以，特針對(duì)這種情況研發(fā)了內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車；冬季打溫；監(jiān)控系統(tǒng)；動(dòng)力裝置

中圖分類號(hào)：U262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.096

針對(duì)北方個(gè)別地區(qū)冬季經(jīng)常遇到極寒天氣，地區(qū)氣溫低、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的情況，為了保證內(nèi)燃機(jī)車的油溫和水溫，防止動(dòng)力裝置被凍裂損壞，縮短機(jī)車的使用壽命，影響其正常使用，內(nèi)燃機(jī)車在冬季必須進(jìn)行打溫作業(yè)。目前，機(jī)務(wù)段采用的是柴油機(jī)空轉(zhuǎn)來(lái)提高機(jī)車?yán)鋮s水溫度的打溫方法。當(dāng)油溫、水溫低于25 ℃時(shí)，啟動(dòng)機(jī)器為機(jī)車打溫；當(dāng)溫度升至70 ℃左右時(shí)，停機(jī)。由于不能及時(shí)掌握內(nèi)燃機(jī)車的油溫、水溫，機(jī)務(wù)段在安排打溫司機(jī)作業(yè)時(shí)，很容易出現(xiàn)人員浪費(fèi)、工作效率不高、燃油成本消耗過(guò)大的情況。我國(guó)原有的內(nèi)燃機(jī)車設(shè)有預(yù)熱鍋爐擔(dān)負(fù)冬季室外打溫的任務(wù)，但是，該設(shè)備存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、熱效率低和加熱速度慢等缺點(diǎn)，并且還消耗了大量的蓄電池能量，使蓄電池冬季虧電現(xiàn)象更加突出，影響柴油機(jī)的正常啟動(dòng)，所以，現(xiàn)在它已基本停用了。目前，機(jī)車冬季打溫主要采用柴油機(jī)惰轉(zhuǎn)打溫，但是，這種打溫方式的不足之處是會(huì)消耗大量的燃油。同時(shí)，機(jī)車長(zhǎng)時(shí)間打溫會(huì)加劇運(yùn)動(dòng)件的磨損，縮短機(jī)車的使用壽命。另外，在惰轉(zhuǎn)打溫時(shí)，由于柴油機(jī)處于低速、低負(fù)荷的工況下，噴油壓力降低，燃油霧化不良，導(dǎo)致燃燒狀態(tài)不佳、熱效率降低、氣門和燃燒室積炭增加、機(jī)油稀釋等不良后果，嚴(yán)重磨損了柴油機(jī)的運(yùn)動(dòng)件，增加了運(yùn)行機(jī)車的臨修件數(shù)，縮短了機(jī)車的中修周期。而燃油不完全燃燒排出的有害氣體還會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。

運(yùn)用內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控打溫作業(yè)過(guò)程和打溫效果，進(jìn)一步提高打溫作業(yè)效率，規(guī)范打溫作業(yè)流程，有效監(jiān)督和管理打溫司機(jī)的工作流程。

1 系統(tǒng)組成和功能

內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫檢測(cè)系統(tǒng)主要是由便攜式GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送裝置（可多臺(tái)）、便攜式GPRS數(shù)據(jù)接收裝置和工控機(jī)服務(wù)器3部分組成。

1.1 便攜式GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送裝置

便攜式GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送裝置是由DATA-6106GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊（內(nèi)含移動(dòng)APN專網(wǎng)通訊卡）、可充電DC24 V供電電池、智能儀表、18B20吸附式溫度傳感器和電源充電器5部分組成。

1.2 便攜式GPRS數(shù)據(jù)接收裝置

便攜式GPRS數(shù)據(jù)接收裝置主要是由DATA-6107GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊（內(nèi)含移動(dòng)APN專網(wǎng)通訊卡）組成。它的主要功能是與DATA-6106GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊通訊、發(fā)送指令和上傳數(shù)據(jù)。

1.3 工控機(jī)服務(wù)器

工控機(jī)服務(wù)器主要是由工控機(jī)（辦公用計(jì)算機(jī)）和上位機(jī)控制軟件組成。它的主要功能是提取、判斷、顯示和篩選傳送過(guò)來(lái)的各種數(shù)據(jù)。

上位機(jī)軟件主要包括開(kāi)機(jī)歡迎界面和模式選擇界面。其中，模式選擇界面又分為測(cè)試界面、歷史記錄界面和參數(shù)設(shè)置界面。進(jìn)入系統(tǒng)后，默認(rèn)為測(cè)試界面。

2 系統(tǒng)的工作原理

內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是通過(guò)便攜式GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送裝置，利用吸附式傳感器采集機(jī)車油溫、水溫等狀態(tài)信息。該系統(tǒng)利用無(wú)線傳輸技術(shù)將機(jī)車參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)紾PRS數(shù)據(jù)接收裝置中，再由GPRS數(shù)據(jù)接收裝置將信息傳送給工控機(jī)服務(wù)器，從而自動(dòng)判斷水溫等狀況，并適時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)提醒監(jiān)控人員進(jìn)行打溫作業(yè)。通過(guò)計(jì)算機(jī)管理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)打溫司機(jī)作業(yè)過(guò)程的監(jiān)控、記錄和管理。

3 關(guān)鍵技術(shù)

利用無(wú)線傳輸方式與GPRS數(shù)據(jù)接收裝置實(shí)行雙向數(shù)據(jù)通信，有效采集和監(jiān)控?zé)o線覆蓋范圍內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)車的水溫、油溫等機(jī)車信息，并將采集到的信息傳送回工控機(jī)服務(wù)器中。

利用計(jì)算機(jī)軟件可以全面監(jiān)控和記錄打溫司機(jī)的作業(yè)過(guò)程，包括司機(jī)登記、車號(hào)、操作起止時(shí)間等。

利用計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)判斷水溫、油溫等狀態(tài)信息，并適時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)水溫低于設(shè)定的下限值時(shí)，提示打溫司機(jī)啟動(dòng)柴油機(jī)；當(dāng)水溫高于設(shè)定的上限值時(shí)，提醒監(jiān)控人員告知打溫作業(yè)人員停止運(yùn)行中的柴油機(jī)。

4 主要技術(shù)參數(shù)

便攜式GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送裝置：電源電壓為DC110 V±30%，額定功率為10 W，絕緣電阻>20 MΩ，無(wú)線傳輸頻率為425～525 MHz，最大傳輸功率為+20 dBm，數(shù)據(jù)傳輸速率為100～500 bps，無(wú)線通訊距離為500 m，溫度檢測(cè)范圍為0～100 ℃。

便攜式GPRS數(shù)據(jù)接收裝置：電源電壓為DC24 V±30%，額定功率為10 W，絕緣電阻>20 MΩ，無(wú)線傳輸頻率為425～525 MHz，最大傳輸功率為+20 dBm，數(shù)據(jù)傳輸速率為100～500 bps，無(wú)線通訊距離為500 m。

工控機(jī)服務(wù)器：計(jì)算機(jī)規(guī)格為研華工控機(jī)IPC-610MB，工作電源為AC220 V-50 Hz，額定功率為300 W，測(cè)試間隔為1 min（默認(rèn)）、2 min、5 min、10 min、20 min、30 min，打溫上、下限溫度可調(diào)，默認(rèn)為75 ℃、25 ℃。

5 注意事項(xiàng)

出于對(duì)設(shè)備安全性、可靠性的考慮，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫監(jiān)控系統(tǒng)作了如下設(shè)計(jì)：①冬季打溫監(jiān)控系統(tǒng)便攜式GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送裝置采用磁鐵吸附式方法測(cè)量機(jī)車各項(xiàng)打溫指標(biāo)的信息采集情況，不要在水管、油管等處打孔、下探頭，避免破壞機(jī)車原設(shè)計(jì)；②冬季打溫監(jiān)控系統(tǒng)便攜式GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送裝置自帶電源過(guò)流保護(hù)、機(jī)殼接地保護(hù)等保護(hù)電路，有效提高了設(shè)備的質(zhì)量及其穩(wěn)定性。

6 結(jié)論

采用內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫監(jiān)控系統(tǒng)后，現(xiàn)場(chǎng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：①內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫的日均燃油消耗量約為400 L。安裝了該監(jiān)控系統(tǒng)后，能夠有效控制和縮短打溫作業(yè)時(shí)間，進(jìn)一步提高打溫作業(yè)效率——日均燃油消耗量約為320 L，打溫用油量減少了20%.②內(nèi)燃機(jī)車冬季打溫作業(yè)為雙人作業(yè)。安裝了打溫監(jiān)控系統(tǒng)后，能夠合理、高效地安排打溫作業(yè)，減少了打溫司機(jī)的作業(yè)次數(shù)。利用計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)單人作業(yè)、雙人盯控的效果，使人員成本降低了50%.③提高了打溫作業(yè)效率后，柴油機(jī)惰轉(zhuǎn)工況時(shí)間縮短，緩解了運(yùn)動(dòng)件的磨損情況。機(jī)車100 000 km的臨修件數(shù)下降了0.2%，進(jìn)一步延長(zhǎng)了機(jī)車的使用壽命。

該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控打溫作業(yè)過(guò)程和打溫效果，進(jìn)一步提高打溫作業(yè)效率，規(guī)范打溫作業(yè)流程，并監(jiān)控和管理打溫司機(jī)的工作流程，減少打溫作業(yè)中的資源消耗和人力資源浪費(fèi)。

〔編輯：白潔〕

Abstract： In the winter， internal combustion engines need to be continued warming up operation， the temperature of the oil， water temperature in the normal state of locomotive. If the power device of the locomotive is not the cracking， the locomotive can be a normal start in its investment operation. Because of the present method of beating temperature， the fuel consumption is large， the wear and tear of the moving parts and the waste of human resources are serious， and so the paper has developed a temperature monitoring system for diesel locomotive in winter.

Key words： internal combustion engine； winter temperature； monitoring system； power plant