劉亞南

【摘 要】在全國各鐵路局和鐵路施工單位日常施工作業(yè)中，DCL-32連續(xù)式搗固車在后退走行時，衛(wèi)星小車速度不能隨主機速度變化，縮短走行液壓馬達(dá)使用壽命，并給操作人員帶來極大的不便。本文針對這一問題，研究利用原有閑置硬件和原有程控信號對衛(wèi)星小車走行進行優(yōu)化的方法。為使主機后退走行時衛(wèi)星小車可以平穩(wěn)隨動，提供了成本低廉且可行性高的解決方案。

【關(guān)鍵詞】DCL-32搗固車；衛(wèi)星小車；后退走行

【Abstract】In the National Railway Bureau and the railway construction units daily construction and maintenance， when the DCL-32 tamping machine moving backward， the satellite speed can not change with the host machine.This shortens the service life of the hydraulic motor， and brings great inconvenience to the operators. To solve this problem， this paper studies the method of using the original idle hardware and the original program signal to optimize moving of the satellite. In order to make the satellite moving follow the host machine smoothly， when moving backward. To provide a low cost and high feasibility solution.

【Key words】DCL-32 tamping machine； Satellite； Moving backward

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展與深入，對我國鐵路高速、重載、繁忙運輸提出了越來越高的要求。為了提高鐵路線路質(zhì)量，在我國鐵路歷次大提速工程中，鐵路大型養(yǎng)路機械這一技術(shù)含量高、價值昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的現(xiàn)代化裝備都發(fā)揮了不可替代的作用。DCL-32連續(xù)式搗固車在全國各鐵路局和鐵路施工單位已廣泛裝備300余臺，在日常施工作業(yè)中，其走行系統(tǒng)存在一定缺陷，為使DCL-32連續(xù)式搗固車走行系統(tǒng)得到進一步完善，同時順應(yīng)機械設(shè)備按設(shè)備狀態(tài)進行預(yù)防性維修的趨勢[1]，有必要對其進行分析和優(yōu)化。

1 DCL-32連續(xù)式搗固車簡介

全稱DCL-32連續(xù)式自動抄平起撥道搗固車，是應(yīng)用最為廣泛的大型養(yǎng)路機械之一。是我國與奧地利普拉塞陶依爾公司合作，引進制造技術(shù)進行國產(chǎn)化的大型養(yǎng)路機械，具有較高的作業(yè)精度和作業(yè)效率，是世界先進的線路搗固機械。該搗固車主要由轉(zhuǎn)向架、車架、牽引裝置、前后司機室、搗固裝置、起撥道裝置、衛(wèi)星小車組成，集成了測量系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等。采用了電液伺服控制、自動檢測、計算機控制和激光準(zhǔn)直等先進技術(shù)。DCL-32連續(xù)式搗固車為雙枕連續(xù)作業(yè)式搗固車，為主機與衛(wèi)星小車分離的結(jié)構(gòu)，主機連續(xù)勻速向前運行，衛(wèi)星小車以鋼軌為導(dǎo)向步進式作業(yè)。在封鎖線路條件下，能夠不間斷地進行軌道撥道、起道抄平、軌下道碴搗固和枕端道碴夯實作業(yè)[2]。

2 DCL-32連續(xù)式搗固車走行系統(tǒng)存在的問題及優(yōu)化方案

2.1 走行系統(tǒng)存在的問題

在鐵路工養(yǎng)護施工作業(yè)中，經(jīng)常需要搗固車向后走行。DCL-32連續(xù)式搗固車走行系統(tǒng)的電氣控制方式?jīng)Q定了該車向后走行時衛(wèi)星小車速度相對固定，不能隨主機走行速度自動調(diào)節(jié)。當(dāng)主機速度過慢或者是后退走行處于下坡狀態(tài)時，衛(wèi)星小車速度比主機快，容易造成衛(wèi)星小車推著主機走行；當(dāng)主機速度過快或者后退走行處于上坡狀態(tài)時，衛(wèi)星小車速度比主機慢，容易造成主機拖著衛(wèi)星小車走行。DCL-32連續(xù)式搗固車長期處于以上兩種工況時，非常容易對衛(wèi)星小車液壓驅(qū)動馬達(dá)造成損傷，影響馬達(dá)使用壽命。本文針對這一問題，通過對后退走行的電氣控制方式進行改進，優(yōu)化衛(wèi)星小車后退走行工況，延長設(shè)備使用壽命，增強操作舒適性。

2.2 后退走行控制原理

在原設(shè)計中，DCL-32連續(xù)式搗固車衛(wèi)星小車后退走行的電氣控制方式為：衛(wèi)星小車單獨手動后退時，程控系統(tǒng)[3]產(chǎn)生衛(wèi)星小車后退信號Q70。Q70是一個低電平，Q70差生則繼電器7U2/B動作，繼電器的1腳和7腳接通。此時，P53端子的-10V電壓經(jīng)過可變電阻18f2分壓后進入衛(wèi)星小車控制板10U8/22d，然后輸出一個電流到衛(wèi)星小車走行比例閥控制衛(wèi)星小車向后走行。當(dāng)主機向后走行時，同樣產(chǎn)生衛(wèi)星小車后退信號Q70，控制衛(wèi)星小車自動向后走行（圖1）。

DCL-32連續(xù)式搗固車主機向前或向后走行速度快慢的調(diào)節(jié)則是通過調(diào)節(jié)B19箱操作面板上的旋鈕19f40或19f40a，使輸入走行控制板6U8/18z的電壓F1C產(chǎn)生變化，從而使6U8/30db輸出的電流產(chǎn)生變化來控制的（圖2、圖3）。

也就是說，不管是衛(wèi)星小車手動向后走行還是自動向后走行，其走行速度的快慢都是取決于18f2的阻值大小，而主機走行速度的快慢可以通過B19箱操作面板上的旋鈕19f40或19f40a來方便的進行調(diào)節(jié)。在原有控制方式下，隨時通過調(diào)節(jié)18f2的阻值大小來調(diào)節(jié)衛(wèi)星小車走行速度的快慢以匹配主機走行，是基本不具備可操作性的。

2.3 優(yōu)化方案

要使衛(wèi)星小車向后走行和向前走行一樣，速度快慢隨主機速度自動變化，可以利用走行控制板6U8/30db隨旋鈕給定而變化的電壓，經(jīng)過一系列繼電器控制，將其引入到衛(wèi)星小車控制板10U8/22d，就可以實現(xiàn)。

通過實際測量，在DCL-32連續(xù)式搗固車自動走行工況下，走行速度為2km/h時，速度給定旋鈕19f40或19f40a給定的電壓大約為4.6V，6U8/30db輸出電壓大約為1V；走行速度為1km/h時，速度給定旋鈕19f40或19f40a給定的電壓大約是3.1V，6U8/30db輸出電壓大約為0.68V。而衛(wèi)星小車控制板10U8/22d的輸入電壓接近-10V。也就是說6U8/30db輸出的電壓直接輸入10U8/22d的話過低，且要使衛(wèi)星小車后退，需要的是一個負(fù)電壓。因此需要設(shè)計運算電路把6U8/30db輸出的電壓放大并換向。一個簡單的反相比例運算電路就可以實現(xiàn)這一功能（圖4）。在反相比例運算電路中，輸入信號Ui通過電阻R1接入到運放的反相輸入端，同相輸入端通過電阻R2接地。輸出信號通過可變電阻P1接入到反相端，引入深度負(fù)反饋。由公式Auf可知，該電路的電壓放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)P1和R1有關(guān)，與運放無關(guān)[4]。根據(jù)設(shè)計方案，放大倍數(shù)10倍即可以滿足要求。因此選擇R1為1kΩ的電阻，P1為10kΩ的可變電阻。同時為滿足運放工作條件，引入±15V電源P50、P51和地OA。

具體優(yōu)化方案是：在原有控制電路中增加三個繼電器?？梢岳肂7電氣箱中已有的備用繼電器。繼電器型號為DS2E-M-DC24V，是雙聯(lián)繼電器，共有8個腳。其中線圈正極是8腳，負(fù)極是4腳；1腳、6腳和7腳為一聯(lián)，1腳6腳常閉，1腳7腳常開；2腳、3腳和5腳為一聯(lián)，3腳5腳常閉，5腳2腳常開。用到的繼電器分別是7U2/C、7U2/D、7U2/E（圖5）。同時需利用后退走行信號Q09，衛(wèi)星小車前位信號X1C，衛(wèi)星小車后位信號X22來控制繼電器動作。

當(dāng)衛(wèi)星小車手動后退時，與改進之前一樣，程控信號Q70使繼電器7U2/B動作，P53的-10V電壓經(jīng)過18f2分壓后進入10U8/22d，控制衛(wèi)星小車后退走行。當(dāng)主機向后走行時，程控信號Q90使繼電器7U2/D動作，走行控制板6U8/30dbz與繼電器7U2/B的7腳接通。同時程控信號Q70也產(chǎn)生，控制繼電器7U2/B動作，使走行控制板6U8/30dbz輸出的電壓經(jīng)比例運算電路U1后輸入衛(wèi)星小車控制板10U8/22d，使衛(wèi)星小車控制板10U8/22d的輸入電壓隨著主機走行速度快慢而變化，即實現(xiàn)衛(wèi)星小車后退走行速度隨主機走行速度變化。

同時，考慮到向后走行時衛(wèi)星小車速度與主機走行速度不可能完全一致。增加由衛(wèi)星小車后位信號X22控制的一組繼電器7U2/C。當(dāng)向后走行時，程控信號Q90產(chǎn)生，控制繼電器7U2/C動作，使7U2/C的5腳與數(shù)字地信號OD接通。若衛(wèi)星小車速度比主機速度快，追上主機，產(chǎn)生了衛(wèi)星小車后位信號X22，則繼電器7U2/C動作，7U2/C的1腳與OD接通，使衛(wèi)星小車2.5bar制動信號Q26產(chǎn)生，控制功率板產(chǎn)生QL26信號，衛(wèi)星小車2.5bar制動風(fēng)閥得電，產(chǎn)生制動，使衛(wèi)星小車減速。衛(wèi)星小車后位信號X22消失，則衛(wèi)星小車恢復(fù)原有速度。若衛(wèi)星小車速度比主機慢，產(chǎn)生衛(wèi)星小車前位信號X1C時，繼電器7U2/E動作，使繼電器7U2/E的1腳與6腳斷開，7U2/D復(fù)位。此時衛(wèi)星小車速度快慢和手動后退時一樣，由18f2控制。衛(wèi)星小車前位信號X1C消失，則衛(wèi)星小車恢復(fù)原有速度。

向前走行時繼電器7U2/B不動作，衛(wèi)星小車走行控制與原有控制一樣。

根據(jù)優(yōu)化后控制方式的特點，比例運算電路中的可變電阻P1可以調(diào)節(jié)自動走行時衛(wèi)星小車后退電流的大小。為了使衛(wèi)星小車落后時能較快追趕上主機，在調(diào)試過程中可以將衛(wèi)星小車手動后退的電流調(diào)得偏大一些。

3 結(jié)語

通過以上對DCL-32連續(xù)式搗固車衛(wèi)星小車走行控制方式的優(yōu)化，實際使用中衛(wèi)星小車后退走行時速度快慢不能隨主機速度變化的情況得以大大改善，可以大大提高衛(wèi)星小車液壓驅(qū)動馬達(dá)的壽命。同時也提高了設(shè)備使用過程中的舒適性，同時使操作人員不必再對后退走行速度進行繁瑣的調(diào)節(jié)。本方案充分利用了DCL-32連續(xù)式搗固車原有的閑置繼電器7U2/C、7U2/D、7U2/E，增加的反相比例運算電路構(gòu)成簡單，工作穩(wěn)定，成本低廉。

由于向前和向后走行時使用的都是衛(wèi)星小車控制板上的同一路控制，調(diào)試過程中需要兼顧向前和向后走行時衛(wèi)星小車與主機之間的匹配情況，調(diào)試難度有所提高。希望能夠通過今后進一步的研究，彌補這一缺憾。

在大型養(yǎng)路機械的生產(chǎn)制造和使用過程中，應(yīng)多多了解產(chǎn)品不足，根據(jù)市場需求不斷改進和完善產(chǎn)品，增強自主創(chuàng)新能力，為鐵路提供先進、高效、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

【參考文獻】

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[4]毛必顯，劉鐵軍，張坤.大型養(yǎng)路機械電子電路技術(shù)基礎(chǔ)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2005：114-126.

[責(zé)任編輯：王楠]