某动车组增加砂位显示功能方案研究

王振宏，于海青，马川，张斌，刘帅

摘要：动车组砂位显示装置能够显示砂箱中砂量，方便运用维护人员例行检查和及时注砂，确保动车组运营安全。某动车组头车砂箱未配置砂位显示装置，给路局运用检修工作带来不便。为了解决该问题，文章提出增加电子砂位显示装置的改造方案，并取得了良好效果，同时能够为其他动车组的检修维护和改造提供一定的借鉴意义。

关键词：动车组；砂箱；电子砂位显示装置、改造

0引言

动车组通过撒砂装置将储存在砂箱中的砂子喷洒在轨面上，能够有效增加轮轨黏着，减少牵引时的“空转”和制动时的“滑行”，确保动车组运行安全【1】。动车组投入运用时，应检查砂箱中的砂量及时加注，确保有足够的砂子实现撒砂功能。

某动车组头车砂箱为车体焊接结构，无砂位显示功能；中间车砂箱为吊装结构，箱体上设有砂位显示视窗，便于检查砂量。各车砂箱结构形式如图1所示。

（a）头车	（b）中间车
图1 动车组砂箱外形

由于头车无砂位视窗，每次检查砂位状态时，需要打开砂箱盖，借助手电筒和其他工具检查砂箱内砂量，给砂位检查人员检查及砂量判断带来困难，有必要在头车增加砂位显示功能。鉴于头车砂箱结构特殊，因此考虑借鉴既有复兴号动车组应用情况，提出安装电子砂位显示装置的方案以解决该问题。

1电子砂位显示装置结构组成及原理

1.1电子砂位显示装置结构组成

本文所述电子砂位显示装置由一个装有3个指示灯的砂位显示器和安装于砂箱上的两个砂位传感器（带线缆）组成，结构组成如下所示。

图2 电子砂位显示装置组成示意图

1.2电子砂位显示装置工作原理

2个砂位传感器分别安装于砂箱50%砂位（SQ2）和90%砂位（SQ1）位置处，该砂位传感器表面能够检测是否有砂子存在【2】，并以信号形式传递至砂位显示器。砂位显示器将信号转换处理后以状态指示灯的形式呈现出砂箱内50%以下、50%-90%及90%以上三种砂位状态。其电气原理如下：

图3 电子砂位显示装置工作原理

如上图所示，传感器SQ1/SQ2都用于到石英砂的检测，通过检测结果控制继电器KA01、KA02不同状态组合，能够将对应状态各指示灯点亮。

2 增加电子砂位显示装置改造方案及实施效果

2.1 砂位传感器安装

在砂箱三维模型中通过通过构建平面的方式计算所含砂量容积，求得在砂箱50%和90%的位置高度，结合砂箱周边安装环境，确定砂位传感器安装位置并进行开孔及焊接砂位传感器安装座。如下图所示。

图4 砂箱合适位置处开安装孔

2.2 砂位显示器安装

在砂箱靠近车体合适位置处底架边梁上焊接砂位显示器安装座。并在裙板上开砂位显示视窗，便于观察砂位传感器指示灯，如下图所示

图5 砂位显示装置改造效果

2.3 电气改造方案及效果

2.3.1根据电子砂位显示装置工作原理，设置车辆与电子砂位显示装置的接线，不同砂位状态下对应砂位显示器指示灯状态如下表所示。

表1 不同砂位对应砂位显示器指示灯状态

砂位传感器（90%砂位）	砂位传感器（50%砂位）	指示灯
有效	有效	绿灯亮
无效	有效	黄灯亮
无效	无效	红灯亮

2.3.2更改动车组软件，将砂位状态在HMI显示屏上显示，同时对中间车辆砂位显示状态屏蔽处理，提示检修人员通过砂位观察窗查看砂位，改后效果如下图所示。

图6 HMI砂位显示效果

4结论

通过上述改造方案的实施，动车组可以通过车下电子砂位显示视窗或车辆HMI显示屏查看砂位状态，有效减少了动车组维护工作难度和工作强度，提高动车组检修维护的标准化水平。目前该动车组已完成改造交付路局，运用效果良好。同时，本改造方案的实施与应用能够为动车组其他装置的检修维护和改造提供一定的借鉴意义。

参考文献

[1]申鹏等. 撒砂对轮轨粘着特性的影响[J]. 机械工程学报, 2010.

[2]张树森等. 砂箱显示与实际不一致的技术原理研究[J]. 测试工具, 2021.

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