陳光偉，索小娟，張念淮

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

0 引言

目前，我國(guó)鐵路養(yǎng)護(hù)主要以大型養(yǎng)路機(jī)械化施工為主。投入于各大鐵路局的大型養(yǎng)路機(jī)械約36種，包括搗固車(chē)、清篩車(chē)、鋼軌打磨車(chē)、穩(wěn)定車(chē)等多種大型養(yǎng)路機(jī)械［1］，在現(xiàn)代化、機(jī)械化、專(zhuān)業(yè)化的保養(yǎng)維護(hù)階段，它們發(fā)揮著巨大的作用。我們以DCL－32型連續(xù)式搗固車(chē)為例來(lái)介紹。該機(jī)型搗固車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)式雙枕?yè)v固作業(yè)，也能夠?qū)崿F(xiàn)步進(jìn)式雙枕?yè)v固作業(yè)。該機(jī)適用于鐵路建設(shè)、大修和維修的起道、撥道、抄平、搗固［2］、清掃和碴肩夯拍等綜合作業(yè)，提高道床石砟的密實(shí)度，增加軌道的穩(wěn)定性，消除軌道的方向偏差，消除左、右水平偏差和前、后高低偏差，使軌道線路達(dá)到線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和線路維修規(guī)則的要求，保證列車(chē)安全運(yùn)行。該車(chē)可以與其它養(yǎng)路機(jī)械配套作業(yè)，組成機(jī)械化維修列車(chē)。

1 搗固車(chē)的作業(yè)裝置

DCL－32型連續(xù)式搗固車(chē)是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)為一體的大型養(yǎng)路機(jī)械，主要由轉(zhuǎn)向架、主車(chē)架、前中后司機(jī)室、搗固作業(yè)裝置、檢測(cè)裝置、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、操縱等裝置組成。其中，搗固車(chē)的作業(yè)裝置主要由搗固裝置、起撥道裝置、夯實(shí)裝置和排砟犁構(gòu)成。搗固車(chē)的作業(yè)裝置是直接完成搗固作業(yè)、起撥道動(dòng)作和夯實(shí)路基等作業(yè)內(nèi)容的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1.1 搗固裝置

搗固裝置是連續(xù)式搗固車(chē)的主要工作裝置，在搗固小車(chē)左右對(duì)稱進(jìn)行安裝，共有8個(gè)搗固頭。每個(gè)搗固頭裝有4個(gè)使用壽命長(zhǎng)、表面碳化的搗鎬，如圖1所示。搗固頭可在垂直方向運(yùn)動(dòng)，一起搗固2根軌枕，也能單獨(dú)使用任一側(cè)搗固裝置進(jìn)行搗固作業(yè)。搗固裝置具有振動(dòng)、夾持動(dòng)作、垂直升降功能，可增加道床的緊實(shí)性。搗固裝置工作環(huán)境惡劣，振動(dòng)零部件容易損壞，其日常維修保養(yǎng)直接影響搗固車(chē)的正常使用。因此，必須正確操作和認(rèn)真保養(yǎng)，以延長(zhǎng)搗固裝置的使用壽命。

1.2 起撥道裝置

圖1 搗固裝置

搗固車(chē)的搗固小車(chē)上裝有左、右兩套起、撥道裝置，分別作用于左、右兩股鋼軌上，對(duì)軌排進(jìn)行提起或者左、右移動(dòng)，即起道、撥道作業(yè)。通過(guò)起撥道作業(yè)來(lái)消除軌道方向和水平偏差，使曲線圓順，直線平直，確保行車(chē)安全。起撥道裝置由支承架、前后夾軌鉗、吊耳、起道架、起道油缸、撥道油缸、撥道輪等部件組成。起道油缸與車(chē)架縱梁鉸接，擺架通過(guò)吊耳和銷(xiāo)軸與起道架連接，擺架以豎軸為中心左右擺動(dòng)。擺架下部裝撥道輪，兩端裝夾軌輪組。

1.3 夯實(shí)裝置和排砟犁

夯實(shí)裝置通過(guò)夯拍震動(dòng)來(lái)夯實(shí)搗固后的道床，主要由升降油缸、吊臂、減振器、連接座、油馬達(dá)、馬達(dá)安裝座、聯(lián)軸器、軸承座、偏心輪、防護(hù)罩、鎖定裝置等組成。

排砟犁裝在起、撥道裝置的前方，用于清除軌面及軌兩側(cè)的石砟，有利于起、撥道裝置的正常工作。排砟犁下部設(shè)有導(dǎo)向滾輪，運(yùn)行狀態(tài)時(shí)提起并鎖定。

2 搗固車(chē)的控制系統(tǒng)

搗固車(chē)是集機(jī)、電、液、氣為一體的大型養(yǎng)路機(jī)械，由于其控制結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，同時(shí)在搗固車(chē)的使用中大多以電氣故障為主，所以我們從功能上、網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)上來(lái)了解搗固車(chē)控制系統(tǒng)，有利于我們排除故障。

2.1 電氣系統(tǒng)功能

搗固車(chē)的電氣系統(tǒng)是整車(chē)的重要組成部分，它擔(dān)負(fù)著全車(chē)各種作業(yè)的控制任務(wù)。電氣系統(tǒng)按功能可分為作業(yè)系統(tǒng)、行車(chē)系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。作業(yè)控制系統(tǒng)主要進(jìn)行搗固控制、撥道控制、起道抄平控制、搗固小車(chē)走行控制、大車(chē)走行控制、軌道參數(shù)計(jì)算、作業(yè)質(zhì)量記錄等。

行車(chē)系統(tǒng)主要功能是:發(fā)動(dòng)機(jī)控制、電源分配、變矩器［3］控制等。發(fā)動(dòng)機(jī)及變矩器的連鎖及輸入輸出主要由前PLC進(jìn)行控制。輔助系統(tǒng)包括通話系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、三項(xiàng)設(shè)備、視頻系統(tǒng)、交流系統(tǒng)等。輔助系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。

2.2 整車(chē)網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)

連續(xù)式搗固車(chē)采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)完成整車(chē)的電氣控制功能。分布式網(wǎng)絡(luò)選用國(guó)際上較為先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和各種模塊共同構(gòu)成，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由兩臺(tái)嵌入式計(jì)算機(jī)、顯示器和二臺(tái)PLC、各種輸入輸出模塊、軌道參數(shù)測(cè)量裝置、二維激光測(cè)量裝置、二臺(tái)交換機(jī)、二次電源、網(wǎng)線等組成。整車(chē)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 整車(chē)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

前計(jì)算機(jī)主要進(jìn)行軌道參數(shù)的輸入、修改、查詢、顯示;軌道參數(shù)的理論值計(jì)算;測(cè)量運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)的采集和擬合;作業(yè)質(zhì)量記錄、顯示和轉(zhuǎn)存;接收CCD測(cè)量系統(tǒng)輸出的相對(duì)位移值并計(jì)算作業(yè)區(qū)軌道的實(shí)際參數(shù);接收激光準(zhǔn)直輸出的二維測(cè)量值，計(jì)算輸出激光前端偏移量和基本起道量。

后計(jì)算機(jī)主要進(jìn)行分布式I/O模塊端口狀態(tài)顯示、強(qiáng)制操作、作業(yè)參數(shù)動(dòng)態(tài)顯示、控制參數(shù)的修改設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)故障診斷和報(bào)警。

前PLC網(wǎng)絡(luò)功能主要包括PLC的I/O模塊以及車(chē)體I/O模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及輸出、左右起道控制、撥道控制、工作小車(chē)走行控制、參數(shù)顯示。前PLC與前計(jì)算機(jī)和后PLC進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。

后PLC網(wǎng)絡(luò)功能主要包括PLC的I/O模塊以及車(chē)體I/O模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集及輸出、作業(yè)邏輯控制、作業(yè)輔助控制、發(fā)動(dòng)機(jī)和變扭器控制、左右搗固裝置線性搗固控制、自動(dòng)對(duì)鎬控制、作業(yè)參數(shù)顯示。將發(fā)動(dòng)機(jī)、液力機(jī)械變速箱的狀態(tài)參數(shù)信息，作業(yè)機(jī)構(gòu)的位置狀態(tài)信息傳送給前、后行車(chē)顯示器處理并顯示。后PLC與前計(jì)算機(jī)、后計(jì)算機(jī)、前PLC、前行車(chē)顯示器、后行車(chē)顯示器通信。

前、后行車(chē)顯示器主要是顯示發(fā)動(dòng)機(jī)、變矩器的狀態(tài)參數(shù)信息，作業(yè)機(jī)構(gòu)的位置狀態(tài)信息。

二維激光準(zhǔn)直系統(tǒng)是為了解決整正后直線方向仍有大慢彎存在的問(wèn)題。它利用激光束的直射特性，間接延長(zhǎng)了弦線，大大提高了直線段的方向偏差檢測(cè)精度，改善了撥道質(zhì)量。

軌道參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)是搗固車(chē)的核心之一，它的精度直接關(guān)系到搗固車(chē)的性能和搗固作業(yè)質(zhì)量。該系統(tǒng)通過(guò)四臺(tái)檢測(cè)小車(chē)來(lái)采集軌道的超高量、矢矩［4］、抄平等參數(shù)，用于搗固車(chē)的作業(yè)控制。

3 搗固車(chē)操作

搗固車(chē)必須封閉線路進(jìn)行作業(yè)。搗固車(chē)在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)入封閉區(qū)間，到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)后由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為作業(yè)狀態(tài)開(kāi)始工作。作業(yè)中搗固車(chē)需要人員共6人，分為5個(gè)號(hào)位進(jìn)行操作。其中，機(jī)車(chē)長(zhǎng)主要負(fù)責(zé)設(shè)備、機(jī)組人員管理，按作業(yè)命令布置任務(wù)并負(fù)責(zé)機(jī)組配件和備品的申報(bào);一號(hào)位主要負(fù)責(zé)踩鎬，以及收放作業(yè)裝置和C點(diǎn)小車(chē)等;二號(hào)位主要負(fù)責(zé)線路參數(shù)的輸入等;三、四號(hào)位主要負(fù)責(zé)監(jiān)視左右作業(yè)裝置的工作情況以及A、B小車(chē)的解鎖和鎖定等;五號(hào)位在作業(yè)方向前方標(biāo)記障礙物、同步點(diǎn)。

4 結(jié)論

DCL－32型連續(xù)式搗固車(chē)采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)，整體抗干擾能力強(qiáng);系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高;系統(tǒng)通用性好;軌道參數(shù)測(cè)量精度高;故障診斷能力強(qiáng)，在高速鐵路的機(jī)械化養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。

［1］佘貴川.大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用與管理［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2008:1－30.

［2］傅文智，毛必顯.抄平起撥道搗固車(chē)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2010:25－63.

［3］張坤.搗固車(chē)電氣系統(tǒng)常見(jiàn)故障排查實(shí)用手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社.

［4］蔣剛.D09－32型連續(xù)式搗固車(chē)撥道原理分析［J］.鐵道建筑，2008(10):107－109.