机车三项设备

铁路机车车载设备数字孪生体构建方法研究摘要：数字孪生：Digital Twin（数字双胞胎），也被称为数字映射、数字镜像。

本文主要对铁路机车车载设备数字孪生体构建方法进行研究，详情如下。

关键词：铁路机车；车载设备；数字孪生体引言数字孪生是指利用物理模型、传感器等，从多尺度、物理量以及概率等方面，进行仿真分析，完成虚拟空间的映射，以此反映实体装备全生命周期过程，解决了传统实验分析下成本较高、流程复杂，耗时较长等方面的问题。

简而言之，可将数字孪生体看作关联密切且互相依赖的装备的数字化映射系统。

相较于以往的可视化等系统，数字孪生体并不是单纯的数字化展示，而是将数字虚体与物理实体进行有机结合，通过数据信息，模拟实体在现实环境中的实际情况，实现虚拟现实交互，而且还能够进一步展开数据融合分析，实现相应设计、生产流程以及产品的优化管理，在保障管理效率、质量的同时，也能够减少资源成本消耗。

1 铁路机车车载设备数字孪生体构建框架1）物理设备层包括 LKJ、CIR、机车信号、数据采集传感器等基础设备。

LKJ、CIR、机车信号设备（简称“车载三项设备”）为数字孪生体运行提供必要的数据，为虚拟模型提供各项参数，是实现物理设备层与虚拟设备层真实映射、构建车载设备数字孪生体的主体；数据采集传感器获取设备动态运行数据，用于驱动设备虚拟模型。

此外，还需配置供电设备，以保证物理设备层各项设备正常运行。

2）虚拟设备层包括车载三项设备的全尺寸、高保真虚拟模型，虚拟模型能够与孪生数据融合，为参培人员提供高交互性、强沉浸感的培训环境。

3）数据层主要通过传感器采集数据，并对数据进行预处理，减少数据冗余，为系统提供设备运行数据；系统可通过孪生数据判断预先设定的设备故障类型，使学员能够准确选择相应的培训指导。

4）连接层主要基于串口通信技术及数据库技术，完成对设备实时运行状态数据的映射，通过孪生数据与设备虚拟模型的融合，实现实时数据驱动的车载设备数字孪生体构建。

机车配置基本知识一、机车的定义和分类机车是指用于牵引车辆或列车的动力机械装置，包括内燃机车、电力机车、蒸汽机车等。

按照能源类型可分为内燃机车和电力机车两种，按照牵引方式可分为柴油机电力传动机车、直流电传动机车和交流电传动机车三种。

二、内燃机车的构成1.发动机部分：由柴油发动机和辅助装置组成。

2.传动部分：由离合器、变速箱、转向架等组成。

3.制动部分：由手制动器和自制动器组成。

4.供电部分：由蓄电池组成。

5.控制系统：由司控台和各种控制器组成。

三、电力机车的构成1.牵引变流器：将供给电网的交流电转换为直流电，用于驱动牵引电动机。

2.牵引驱动系统：包括牵引变压器、牵引变频器、主变压器等设备，用于调节驱动功率。

3.辅助设备：包括空气压缩装置、冷却水泵等设备，用于保证整个系统正常运行。

4.制动系统：包括手制动器、自制动器、电阻制动器等设备。

5.供电系统：由接触网和集电装置组成，用于供给机车所需电能。

四、蒸汽机车的构成1.锅炉部分：由炉膛、燃料装置、水箱等组成，用于产生蒸汽。

2.传动部分：由曲柄连杆机构、齿轮传动机构等组成。

3.牵引部分：由驱动轮和牵引装置组成，用于牵引列车。

4.制动部分：由手制动器和自制动器组成。

5.供水系统：由水泵和水箱组成，用于为锅炉提供水源。

五、机车的性能指标1.最高速度：指机车能够达到的最高速度。

2.起步加速度：指从静止状态开始加速到规定速度所需要的时间。

3.牵引力：指机车在规定条件下所能提供的最大牵引力。

4.功率重量比：指单位重量机车所能提供的最大功率值。

5.经济速度：指在保证安全和舒适条件下，运行时燃油消耗最少的速度。

机车“三项设备”顺序、延时启动装置的研究与应用【摘要】通过对机车“三项设备”顺序、延时启动装置制作过程中的设备选型、PLC的整体编程进行研究与应用，为缓解机车启动时电压、电流波动给设备造成的损害，降低设备故障率奠定基础，同时获得了PLC 的编程经验，为PLC 在电气控制方面的应用提供一定的参考。

【关键词】三项设备；顺序延时启动；PLC引言内燃机车“三项设备”指机车运行记录监控装置（运记）、双面八显示机车信号、无线列调机车电台；是保障列车安全运行的重要组成部分，尤其是运记，它对列车的运行进行全程监控，是列车运行的黑匣子。

近年来，黄陵矿区铁路运输公司煤炭运输任务大量攀升，机车“三项设备”的长时间使用，设备逐渐趋于老化，加之设备受机车启动时电压、电流波动冲击和发动机舱高温环境影响，故障频繁发生，影响机车的正常运行。

为了有效预防“三项设备”故障，充分发挥设备效能，最大化的延长设备使用寿命，结合实际情况，考虑给“三项设备”增加顺序、延时启动装置，主要作用是缓解机车启动时电压、电流波动给设备造成的损害。

1 顺序、延时启动装置选型由于是机车设备使用，其重要性是不言而喻的，因此，我们确定的选型原则从几个方面来考虑：延时精度、运行可靠性、稳定性、安装、性价比。

经过对比、论证和筛选，确定使用对象为延时继电器（KT）和PLC，对两种产品情况进行了对比，对比结果如表1，最终确定顺序、延时启动装置主设备为三菱FX2N-16MR PLC。

PLC，又叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，表1名称项目KT PLC延时精度一般较高可靠性（理论可动作次数）100次8000次稳定性一般非常可靠性价比良好良好并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

使用PLC 做顺序、延时启动装置，有以下几个优点：（1）延时精度高，运行可靠；（2）功能完善，适用性好，抗干扰能力强；（3）可拓展能力强，维护方便，容易改造；（4）体积小，重量轻，便于安装；（5）使用方便，编程简单。

铁路机车的组成铁路机车是铁路运输系统中的重要工具，它由多个部件组成。

一般来说，铁路机车可以分为机车车体、机车桥架、机车牵引装置、机车制动装置、机车供电系统、机车信号与通信系统、机车车载设备等部分。

下文将详细介绍各个部分的组成及作用。

机车车体：机车车体是机车的主体部分，它由车体壳体、司机室、能源车间、走行部分、悬挂系统等部分组成。

车体壳体由车顶、车壁和车底三部分构成，它负责保护机车内部各部件。

司机室是机车的控制中心，驾驶员可以在此处操纵机车行驶方向、制动和加速等操作。

能源车间主要由发电机、压缩机、发动机、冷却装置等部件组成，它提供机车所需的能源。

走行部分由轮对、轴箱、轴承、制动器等部件组成，它负责机车的运动。

悬挂系统支持机车的重量，使机车平衡并平稳运行。

机车桥架：机车桥架由转向架、前后架、牵引电机等部分组成。

转向架可以转向，使机车能够在弯道上行驶时按照轨道曲线偏转，保证行驶的安全性。

前后架用来支撑机车的重量，载荷和稳定性。

牵引电机是机车的“心脏”，主要由电机和变速器等部分组成，它产生的动力用来推动机车行驶。

机车牵引装置：机车牵引装置用来控制车轮与轨道之间的摩擦力，确保机车牵引力的稳定，避免甩轮现象的发生。

机车牵引装置由弹簧、缸体、控制油路等部分组成。

驾驶员可以在司机室内根据需要调节机车的牵引力，确保机车的平稳行驶。

机车制动装置：机车制动装置用来控制机车的制动力，确保机车的安全性。

机车制动装置包括空气制动和电子制动两种，驾驶员可以根据需要选用不同的制动方式。

机车供电系统：机车供电系统主要由发电机、蓄电池、电压稳定器、电池管理系统等组成。

它为整个机车的电路提供动力，确保机车正常工作。

在行驶过程中，机车供电系统还可以将多余的能量反馈给电网，提高能源利用率。

机车信号与通信系统：机车信号与通信系统用来传递各种信息，确保机车与其他信号系统之间的顺畅通信。

它包括电话机、无线电、车载电视、车内广播等，驾驶员可以根据需要找到自己需要的信息。

电力机车司机高级技师注意事项1、考试时间：60分钟。

2、请在试卷标封处填写姓名、准考证号和所在单位的名称。

3、请仔细阅读答题要求，在规定位置填写答案。

一二三四五总分得分得分评分人一、单选题(第1题～第10题。

选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。

每题2.0分，满分20.0分。

)1、机车鸣笛信号中的警报信号为( )。

(1.0分)正确答案：AA、一长三短声B、二短一长声C、一长两短声D、一长一短声2、车钩的状态有( )。

(1.0分)正确答案：CA、开锁位B、闭锁位C、全开、闭锁、开锁三种D、全开位3、TJVl-7/10型风速继电器风速应大于( )m/s时才能动作。

(1.0分)正确答案：CA、5B、6C、7D、84、SS3型电力机车辅助电路过流保护由( )吸合动作，使QD分闸执行保护。

(1.0分)正确答案：AA、FGJB、FZJC、FBRD、ZBR5、SS3型电力机车当发生牵引电机过流，次边短路，环线保护动作时，是通过( )跳主断路器。

(1.0分)正确答案：BA、原边过流继电器B、过流中间继电器C、励磁中间继电器D、恢复中间继电器6、DK-1制动机，电空位操作空气制动阀在运转位，电空制动控制器在制动位时( )。

(1.0分)正确答案：BA、车辆制动，机车缓解B、机车车辆都制动C、车辆缓解，机车制动D、机车车辆都缓解7、DK-1制动机，电空位操作,电空制动控制器过充位时应是哪组线号得电。

( )(1.0分)正确答案：CA、803、809B、806、807C、803、805D、803、8078、SS3型电力机车主电路接地采用了( )套接地保护系统。

(1.0分)正确答案：BA、一B、二C、三D、四9、用来监测劈相机启动的电压继电器1DYJ的工作电源来源于( )线。

(1.0分)正确答案：CA、430B、431C、467D、45210、DK-1制动机，机车制动缸压力空气的排出，是通过( )实现的。

(1.0分)正确答案：BA、空气制动阀排风口B、分配阀排风口C、排风1电空阀D、排风2电空阀得分评分人二、填空题(第11题～第20题。

机车“三项设备”顺序、延时启动装置运用分析摘要：“三项设备”的发展为机车的安全行驶奠定了良好的基础，但是随着运行时间的增长以及机车运行环境的影响，该设备的故障发生率明显偏高，即便是进行了几代的更迭这样的情形没有得到很好的解决，经过综合研究后发现，如果设计加装顺序、延时启动装置，能够对机车“三项设备”起到良好的缓冲作用，使其在启动的过程中的电压、电流的波动变换尽可能的降低，从而实现对设备的有效保护。

本文通过综合对比不同的实现方式，确定了PLC可编程控制器能够胜任这项功能，完成顺序、延时启动装置的运用。

关键词：机车；“三项设备”；PLC前言：最近这些年来，由于经济的不断发展，使机车的使用频率越来越高，其中“三项设备”的运用，对机车安全至关重要，而顺序、延时启动装置又是保障“三项设备”安全运行的重要功能模块，为了能够对其实现应用，本文对机车“三项设备”做了简单的概述，阐述了其运行工作原理，并就顺序、延时启动装置在机车的重要性进行了讲解，同时对可编程逻辑控制器进行了详细的介绍使其能够获得良好的应用，从而对机车“三项设备”提供良好的保护，为机车的安全运行提供重要的保障。

1 机车“三项设备”的简单概述我国社会的不断发展，经济水平的提高，对于铁路运输行业的需求也是越来越大，为了能够提高铁路的运营的安全性，对于机车“三项设备”的优化工作也日益得到发展，从功能上来看，机车信号设备担当机车眼睛的功能，能够有效的完成对前方信号的侦测，从而让司机提前做好应对措施，保障机车的行驶安全，当靠近车站的时候能够有效的完成对机车的操作使其能够得到良好的进站速度。

列车无线调度电台的作用就是为了保障机车和车站之间的有效联系，能够对其安全进展起到一定的积极作用，除此之外还有列车监控装置，主要就是对“三项设备”的总体运行情况进行良好的控制和检测，确保其能够正常的运行。

由此可见，“三项设备”对于机车而言有着不可替代的积极作用[1]。

2 机车“三项设备”的运行工作原理随着计算机技术的不断发展，为了能够让“三项设备”更好而完成相应的工作，已经进行了几代的更显，乳尖在计算机系统的协调下，能够准确的记录机车的行驶情况，并有效的保障机车的安全。

机车“三大件”分别指哪些设备随着列车牵引质量的不断增长、运行速度的不断提升和行车密度的不断增加，行车安全越来越成为铁路运输过程中的重巾之重。

虽然通过建立严格的规章制度和加强相关工作人员的技术培训可以在一定程度上减少事故的发生，但是，安装有效的安全保护设备才是杜绝隐患的关键。

因此机车“三大件”应运而生。

机车“三大件”是指无线列调、机车信号、自动停车装置三种机车安全防护设备。

无线列调的全称是无线电列车调度系统，是机车乘务人员与车站值班员、列车调度员之间互相联络的无线通讯系统。

在列车运行中，司机和车站值班员可以通过无线电随时通话保持联络（通常称为车机联控），提醒并确认信号和车站进路，有效保证行车女全。

列车运行过程中如果出现异常情况，司机也可以随时通过无线电列调向车站值班员和行车调度员报告，同时接受车站值班员或行车调度员下达的各种指令，正确及时地处理列车运行巾的各种问题，保证迅速有效地处理各种突发事件。

机车信号又叫机车自动信号，是机车驾驶室内安装的一组小型信号灯。

它通过女装在机车上的感应器，接收轨道电路中地而信号显示情况的信息，能够持续复式地而信号机的显示状态。

机车信号的应用，为司机在风沙、雨雪、迷雾等恶劣气候条件和隧道、曲线等不利路况条件下，准确的确认信号显示和从容的驾驶机车创造了条件，也为提速列车行驶保证了女全。

机车信号大体分为以下几种：连续式机车信号：在自动闭塞区段，地而通过信号机的显示不间断地传给机车驾驶室，司机可以不间断地通过机车信号了解前方信号的显示状态。

接近连续式机车信号：在非自动闭塞区段，在进站信号机前1200米范围里，设置地而信息的发送设备，列车一日．进入这段接近车站的轨道，就能连续接收到地而进站信号机的显示信息。

点式机车信号：在铁道线路的某些固定地点设置地面发送设备，向即将通过该处的机车发送信息。

这种制式主要用在非制动闭锁晾望条件恶劣的区段。

自动停车装置是列车运行速度超过了规定，而司机又没有采取制动措施的时候，能自动实施制动迫使列车停车的装置。

安全工程师-运输安全技术练习题及答案解析一、单项选择题1、铁路车站应加强停留机车车辆的防溜措施。

编组站、区段站在到发线、调车线意外线路上停留车辆，应将车辆连挂在一起，并须（）。

【2009年真题】A.拧紧两端车辆的手制动机或以铁鞋牢固固定B.有专门人员看管C.关掉机车发动机D.定时检查2、道路运输车辆的行驶安全性包括主动安全性和被动安全性。

主动安全性指车辆本身防止或减少交通事故的能力，主要与车辆的制动性、动力性、操作稳定性、舒适性、结构尺寸、视野和（）等因素有关。

【2009年真题】A.灯光B.安全带C.安全门D.灭火器3、道路运输车辆行驶的主动安全性是指车辆本身防止或减少交通事故的能力，主要与（）等有关。

【2010年真题】A.车辆的制动性、动力性、操纵稳定性B.车辆上安装的气囊、安全带、配置的灭火器C.车辆的制动性、动力性以及安全带、气囊等设施D.车辆的定期检测、安装安全玻璃、防爆胎装置4、公路的超限运输车辆是指在公路上行驶的、有下列情形之一的运输车辆：车辆单轴每侧双轮胎载质量4000kg，单车、半挂车、全挂车车货总质量40000kg以上，车货总高度从地面算起4m以上、车货总长18m以上、车货总宽度（）m以上。

【2010年真题】A.2.0B.2.5C.2.8D.3.05、公路的超限运输车辆是指在公路上行驶的、车货总高度从地面算起4m以上、或车货总长（）m以上、或车货总宽度2.5m以上的运输车辆。

【2009年真题】A.15B.18C.12D.166、运载危险货物和大型物件的公路运输车辆，应到当地（）以上交通行政主管部门办理审批手续。

B.地级C.县级D.乡镇级7、下列不属于行车工作必须坚持的原则的是（）。

A.逐级负责B.统一指挥C.统一负责D.集中领导8、铁路列车应按（）的规定及列车编组计划和列车运行图规定的编挂条件、车组、质量或长度编组。

【2009年真题】A.铁路技术管理规程B.铁路行车组织规则C.铁路车站工作细则D.铁路货运管理规则9、列车长度应根据运行区段内各站到发线的有效长度，并须预留（）m的附加制动距离确定。

铁路运输安全技术常识一、铁路运输安全基础知识（一车务安全知识1•行车工作的基本原则行车工作必须坚持集中领导、统一指挥、逐级负责的原则。

局与局间由铁道部分局与分局间由铁路局，分局管内各区段由分局，一个调度区段内由本区段列车调度员统一指挥。

2. 行车基本闭塞法行车基本闭塞法采用：自动闭塞和半自动闭塞两种。

电话闭塞法，是当基本闭塞设备不能使用时，根据列车调度员的命令所采用的代用闭塞法。

3、列车的分类和等级列车按运输性质分类和等级是：⑴旅客列车：特快旅客列车、快速旅客列车、普通旅客列车（含普通旅客快车和普通旅客慢车等。

⑵混合列车（包括货物列车中编挂乘坐旅客车辆10辆及以上。

⑶行包快运专列。

⑷军用列车。

⑸货物列车：五定班列、快运货物列车，以及直达、直通、区段、摘挂、超限、重载、保温和小运转列车。

⑹路用列车4. 编组列车的一般要求列车应按《铁路技术管理规程》（简称《技规》规定及列车编组计划和列车运行图规定的编挂条件、车组、重量或长度编组。

列车重量应根据机车牵引力、区段内线路状况及其设备条件确定；列车长度应根据运行区段内各站到发线的有效长，并须预留30m 的附加制动距离确定；旅客列车按旅客列车编组表编组，机车后第一位编挂一辆未搭乘旅客的车辆作为隔离车，列车最后一辆的后端应有压力表、紧急制动阀和运转车长乘务室。

同时，《技规》第175条规定对9种情况的车辆禁止编入列车。

5. 调车作业的有关规定车站的调车工作应按车站的技术作业过程及调车作业计划进行，并要固定作业区域、线路使用、调车机车、人员、班次、交接班时间、交接班地点、工具数量及存放地点。

车站的调车工作由车站值班员（调度员统一领导，调车作业由调车长单一指挥。

调车领导人应正确及时编制、布置调车作业计划，调车领导人与调车指挥人必须亲自交接计划，调车指挥人必须亲自向司机及其他人员交递和传达计划。

调车作业时，调车作业人员必须正确及时地显示信号，机车乘务员要认真确认信号并鸣笛回示，不足两人不准进行调车作业。