研制便携式列车接近报警器

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秦皇岛动态监测车间成立于2009年6月，现有职工96名，其中干部12名，党员35名，下设5个生产班组，主要担负着大秦线遵化北以东、迁曹线共计60台5T设备、44台电动脱轨器、24台微控试风设备的日常维护和定期检修工作。检修方式有日检和半月检，上线作业非常频繁，为确保检修作业人员的人身安全，防护工作显得尤为重要。现防护方式为人工防护，即靠人目测列车的方式，由于主客观因素的存在，不确定性很强.防护效果与防护人员的精神状态和安全意识有着密切的关系，存在诸多安全隐患。特别是当前高速铁路的迅猛发展对上线作业人员人身安全提出了更高要求，采取单一靠人防护来保证人身安全的方法已不适应形势发展的需要，而且不科学，所以，运用高科技手段，研制便携式列车接近报警器势在必行。

一、小组概况：

湖东车辆段秦皇岛动态监测车间科技QC小组， 成立于2011年11月， 小组共有成员9人，主要由车间主任、高级工程师、技师及相关处室业务骨干组成，均接受过质量管理基础知识和技能培训，平均接受教育时间72小时，能够有效地运用QC的有关理念、知识和方法进行小组活动。

本小组在2011年11月-2012年10月间，运用PDCA循环原则，完成了“研制便携式列车接近报警器”的课题，实现了车间安全生产风险控制目标，杜绝因防护不到位发生的安全问题。

二、选择课题

1.选择背景

（1）车间安全生产控制目标：

5T维修工上线路检修作业人身安全0问题

（2）一年来因防护不到位发生安全隐患问题统计见下表：

（3）当前防护方式：

人站在线路外侧距作业人员大于20米处，手持喇叭或口哨目视来车方向，遇有列车接近吹喇叭或吹哨提示作业人员下道

2、讨论解决方案：

QC小组运用“头脑风暴法”针对目前铁路线上5T维修工检修作业，设人防护方式，存在主客观因素，时常发生由于防护不到位导致的险事悬事，危及到作业人员人身安全。在科技高速发展的今天，如果能够研制开发一种在作业现场目视不到列车的情况下，就能探测到有列车接近的报警器，运用科技手段进行远距离防护，将会大大降低作业人员的人身安全风险，经大家集思广益，各抒己见，充分讨论。提出各种关键性的技术问题，为研制方案提供依据。我们运用亲和图对大家提出的各种想法和意见进行排列整理如图1：

3、对小组提出的方案进行评估共同确认活动课题如表1：

三、设定目标

根据小组制定QC课题：

研制便携式列车接进报警器设定目标值：

1、杜绝因防护不到位发生的安全问题。

2、报警距离大于1500米。

可行性分析：

1. 小组成员素质高：小组成员包括班子成员4人，大本占7人，高级职称2人，中级职称2人，初级职称2人，技师3人。人员素质高，信心足，工作能力强。

2. 领导支持资金保障：领导对本次QC小组活动十分支持，人员力量得到保证。按活动计划，所需活动资金，按时批准到位。

3. 理论依据：利用钢轨具有“振动波导”的特点，并且钢轨的传播阻尼很小，使得固体声能够远距离传播。压电陶瓷换能元件能够很好的反映固体振动波的变化。

结论：方案可执行，目标可以达到

四、提出各种方案并确定最佳方案：

五、制定对策

根据确定的最佳方案，我们提出研制要素，对研制工作进行细化，并制定对策表如表2：

六、对策实施

根据制定的研制对策，我们按照以下6个步骤进行对策实施：

1. 设计系统框图

2. 设计交直流可充式逆变电源制作焊接电路板

3. 系统主板电路硬件连接

4. 编写程序

5. 传感器选用

6. 设计制作机箱

具体步骤如下：

实施一：设计系统功能框图如图5。

系统功能概述：

891-2型拾振器采集到的远处列车轮轨激励振动信号，经过电压跟随器，A/D转换器变为数字信号，然后再经过单片机主控处理模块，继电器模块，功放模块，最后由扬声器发出有“列车接近请作业人员及时下道避让” 的声音报警，同时有光闪烁。充电模块用于给电源模块充电，电压跟随器，A/D转换器，单片机主控处理模块，继电器模块和功放模块都需要电源模块供电。

实施二：设计制作电池自动充电器电路如图6。

电路工作原理：

E为待充电蓄电池.按下按钮AN，一路由VD1整流，C滤波后供给由V1、V2和继电器K等组成的控制电路；另一路由VD2整流后给蓄电池充电。刚开始时，由于蓄电池电压较低，稳压管VZ截止，K1-1亦截止，V2导通，K吸合；松开AN后，Kl-1自锁，开始充电.随着充电过程的进行，蓄电池端电压不断升高，当达到极限值约7.5V时，VZ击穿，V1饱和导通，V2截止，K释放，T失电，蓄电池自动停止充电。由于VD2和VZ的单向导电性，E不会向电路倒送电。发光二极管LED作充电指示用.R4为正反馈电阻，当VZ击穿，V1开始导通，V2的c极电位开始升高时，此升高的电位由R4反馈至V1 b极。正反馈的结果，促使V1更快导通，V2更快趋向截止，K迅速释放，避免了K临界释放时的触点振荡现象。

实施三：系统主板电路的设计如图7。

主板功能概述：

电路采用51系列单片机，核心部件为STC12C5A60S2型单片机，完成对891-2型微振动拾振器输出信号数据采集处理工作，用C51语言编程控制驱动继电器、显示屏工作。具备了参数调整灵活、采集精度高、运算处理速度快、稳定性好等特点。

实施四：编写程序如图8。

实施五：传感器选用如图9。

实施六：设计制作机箱如图10。

制作：选用0.5mm钢板，折弯机折弯，铣床加工开孔，面板采用电脑彩喷图案喷塑技术。

整机测试：

便携式列车接近报警器组装完成后，于2012年11月20日在大秦铁路线上对其各项技术指标进行测试，符合要求，可以试运行（如图11）。

七、效果检查

“便携式列车接近报警器”研制开发完成后，从2012年11月至今已在我车间进行试用。小组对使用效果进行充分的检查、分析，结论如下：

1.目标一“杜绝因防护不到位发生的安全问题”的完成情况见表3：

从上表可以看出，杜绝因防护不到位发生的安全问题，由活动前的58件降低到0，目标一实现（如图12）。

2. 目标二“报警距离大于1500米”的完成情况（如图13）

从上表可以看出，目标二实现了.

八、制定巩固措施

九、总结及下一步打算

我们QC小组成员把活动前后的各方面能力做评分表及雷达图自我评价如表4及图14：

我们QC小组充分发挥每个人的聪明才智，团结一心，共同努力，出色完成了预定目标。 经过本次活动，增强了我们利用QC知识和工具解决困难的决心和处理问题的能力， 为我们今后工作的开展打下了扎实的基础。

便携式列车接近报警器研制成功，有效的保证了5T维修人员上线路检修作业的人身安全。

在今后的工作中，我们将对报警器质量进行跟踪，不断改进技术，提高报警器的可靠性、稳定性，使之更加完善。

在铁路可持续发展的进程中，我们QC小组积极开展“创新型”活动，加大研制、开发新设备的力度，确保铁路运输的绝对安全。