張清濤

(廣州地鐵集團有限公司,511430,廣州∥助理工程師)

軌道工程車軟管試驗平臺的研制

張清濤

(廣州地鐵集團有限公司,511430,廣州∥助理工程師)

軌道工程車制動軟管需定期進行試驗,而普通的試驗設(shè)備使用PLC(可編程邏輯控制器)進行設(shè)計且價格較為昂貴。介紹了自主研制的軌道工程車軟管試驗平臺的整體結(jié)構(gòu)、電氣控制原理、參數(shù)等，并對其特點進行分析。該試驗平臺采用電氣控制技術(shù)，通過各個電氣元件之間的連接設(shè)計，實現(xiàn)設(shè)備的過程自動控制。應(yīng)用表明，其性能可靠、操作簡單、制造成本低，能滿足軌道工程車制動軟管的試驗要求。

軌道工程車; 制動軟管; 試驗平臺; 電氣控制; 氣壓試驗; 水壓試驗

Author′s address Guangzhou Metro Group Co.,Ltd.,511430,Guangzhou,China

軌道工程車制動軟管的性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，直接影響到軌道工程車運行的安全性,因此，需要對制動軟管定期進行氣壓和水壓試驗。軟管試驗周期短,隨著城市軌道交通的快速發(fā)展,需要試驗的軟管數(shù)量很大,使得軟管檢驗任務(wù)特別繁重。而普通試驗設(shè)備因采用控制器進行設(shè)計,制造成本和維修要求較高。為滿足日益增長的軟管試驗需求,以節(jié)約成本、化繁為簡為理念,自主研制了一臺沒有控制器、功能齊全、穩(wěn)定性較高、成本較低的軟管試驗平臺。本文從整體結(jié)構(gòu)、電氣控制原理以及特點分析等對其進行闡述[1]。

1 設(shè)計要求

根據(jù)我國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TBT 60-2001《制動軟管連接器總成》中的試驗要求,軟管的試驗內(nèi)容分為兩項:

(1) 風(fēng)壓試驗:將軟管置于裝滿水的水槽中,安裝好接口,通以0.6 MPa的壓縮空氣,保壓5 min,軟管無泄漏和破裂者合格;

(2) 水壓試驗:風(fēng)壓試驗合格后,以1 MPa的水壓進行強度試驗,保壓5 min無破損且無局部凸起者合格[1]。

2 設(shè)計方案

2.1 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

本軟管試驗平臺由機架、儲水池、水槽、氣壓系統(tǒng)、水壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。為使試驗平臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、美觀整潔、易于維護,機架由方鋼制成,并且用可拆卸的鋁板加以封裝,試驗水槽和操作面板由不銹鋼方管和不銹鋼板制成。其整體外觀如圖1所示,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 軟管試驗平臺整體外觀

本軟管試驗平臺可同時對6條制動軟管進行試驗。水槽中設(shè)有3個軟管接頭,被檢測的軟管放入水槽,軟管的一端接在水槽的試驗接頭上,另一端用活接堵頭封堵,待軟管內(nèi)充高壓水或高壓空氣時,則呈密封狀態(tài),從而對制動軟管進行氣壓和水壓試驗。

圖2 軟管試驗平臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.2 工作流程設(shè)計

為提高軟管試驗平臺的工作效率,避免在試驗較多軟管時試驗水槽加水和排水耗費過多時間,軟管試驗平臺采用氣壓試驗和水壓試驗獨立自動操作的設(shè)計方案。

軟管試驗平臺機械原理的設(shè)計以化繁為簡為原則,盡可能減少各種零部件的使用,在提高穩(wěn)定性的同時降低制造成本。試驗平臺機械原理圖如圖3所示[2]。

圖3 試驗平臺機械原理圖

氣壓試驗流程:啟動電源→電源燈亮,YV2開,泄壓燈亮→按水槽加水按鈕SB3→抽水泵啟動,YV4開,水槽加水→水位足夠高時按停止按鈕SB2→停止加水,抽水泵停止,YV4關(guān)→按加氣按鈕SB4→YV1開,通氣→延時15 s(排出軟管內(nèi)的氣和水)→YV2關(guān),增加氣壓,泄壓燈滅→氣壓達到0.6 MPa時YV1關(guān)→延時5 min,保持氣壓,檢查軟管是否漏氣→YV2開,泄壓燈亮,泄壓→按水槽排水按鈕SB6→YV5開,水槽排水→按停止按鈕SB2→YV5關(guān),停止排水。

水壓試驗流程:按加水按鈕SB5→YV3開,通水→延時15 s(排出軟管內(nèi)的氣和水)→YV2關(guān),增加水壓,泄壓燈滅→水壓達到1.0 MPa時YV3關(guān)→延時5 min,保持水壓,檢查軟管是否出現(xiàn)凸起或漏水→YV2開,泄壓燈亮,泄壓→拆管。

2.3 電氣控制設(shè)計

為提高可靠性和抗干擾能力,并盡量降低研制成本,本軟管試驗平臺未采用普通試驗設(shè)備所用的PLC(可編程邏輯控制器),而采用電氣控制技術(shù),通過電氣原理的合理設(shè)計,在實現(xiàn)多種試驗功能的同時，對設(shè)備的電源、啟動、氣壓試驗和水壓試驗等進行安全保護。其電氣原理圖如圖4、5所示[3]。

圖4 DC 24V電氣控制原理圖

電源保護原理:本軟管試驗平臺的電氣控制電路可分為兩部分,分別為DC 24V控制電路和AC 220V控制電路。其中，DC 24V控制電路主要是開關(guān)按鈕、壓力開關(guān),以及繼電器和接觸器線圈的控制電路;AC 220V控制電路主要是電磁閥、抽水泵及加壓泵的控制電路。同時,在進線端采用了熔斷器,使控制電路中的電氣元件得以更好地被保護[3]。

啟動保護原理:啟動軟管試驗平臺后,24 V電源指示燈常亮,除非急停按鈕SB1和停止按鈕SB2被按下;泄壓閥YV2在啟動后由繼電器K2常閉觸點控制,處于導(dǎo)通狀態(tài),使軟管在急停按鈕被拍下時可以自動泄壓,從而使試驗軟管和設(shè)備得到保護。

氣壓試驗工作原理:點按水槽加水按鈕SB3,繼電器K4通電后自鎖；K4控制接觸器KM1閉合,從而控制抽水泵啟動,直到停止按鈕SB2被按下才停止抽水。點按加氣按鈕SB4,繼電器K1通電后自鎖；K1控制進氣閥YV1導(dǎo)通,開始對軟管加氣,由于此時泄壓閥YV2仍處于導(dǎo)通,空壓機的氣流將軟管內(nèi)的水和氣排出軟管。同時，K1常開觸點閉合使排氣排水時間繼電器KT1得電,延時15 s后其常開觸點閉合,使繼電器K2得電,從而使泄壓閥YV2斷電閉合,即完成排出管內(nèi)的水和氣。當(dāng)氣壓達到0.6 MPa 后,壓力開關(guān)SP1閉合,使繼電器K7得電,K7常閉觸點斷開,進氣閥YV1斷電閉合,停止進氣;同時,K7常開觸點閉合,使保持氣壓時間繼電器KT2得電,延時5 min后其常開觸點閉合,繼電器K1和時間繼電器KT1斷電,從而使泄壓閥YV2導(dǎo)通,排出管內(nèi)的壓縮空氣,自動氣壓試驗完成。

圖5 AC 220V電氣控制原理圖

水壓試驗工作原理:點按加水按鈕SB5,繼電器K6通電后自鎖,K6的常開觸點閉合,通過接觸器KM2使加壓泵啟動;同時,K6控制進水閥YV3導(dǎo)通,開始對軟管加水,由于此時泄壓閥YV2仍處于導(dǎo)通,加壓泵的水流將軟管內(nèi)的水和氣排出軟管。而KM2的常開觸點閉合也使排氣排水時間繼電器KT1得電,延時15 s后其常開觸點閉合,使繼電器K2得電,從而使泄壓閥YV2斷電閉合,完成排出管內(nèi)的水和氣。當(dāng)水壓達到1.0 MPa后,壓力開關(guān)SP2閉合,使繼電器K8得電,K8常閉觸點斷開,進水閥YV3斷電閉合,停止進水;同時,K8常開觸點閉合,使保持水壓時間繼電器KT3得電,延時2 min后其常開觸點閉合,使繼電器K6和時間繼電器KT3斷電,從而使泄壓閥YV2導(dǎo)通,排出管內(nèi)的壓縮水,自動完成水壓試驗。

2.4 試驗平臺參數(shù)

對本軟管試驗平臺進行多次試驗后,得到表1所示的基本參數(shù)。由表1可知，完成1次氣壓和水壓試驗所需時間為15 min,1 h最多可完成24條軌道工程車制動軟管的試驗工作。因此,試驗平臺的效率是非常高的。

表1 試驗平臺參數(shù)

3 特點分析

3.1 控制技術(shù)

本軟管試驗平臺采用電氣控制技術(shù),通過各個電氣元件之間的連接設(shè)計,實現(xiàn)設(shè)備的過程自動控制。雖然這種控制電路的設(shè)計難度較大,但可很好地簡化設(shè)備的控制原理,提高試驗平臺的可靠性和抗干擾能力,降低對設(shè)備維修人員的要求,同時可避免普通試驗設(shè)備因PLC更新?lián)Q代而導(dǎo)致的維修困難。

3.2 制造成本

由于沒有使用PLC及其配套器件,本軟管試驗平臺很好地降低了制造成本。同時,在設(shè)計時對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行了簡化升級,例如，取消了水壓試驗時啟動抽水泵進行抽水的環(huán)節(jié),通過加壓泵的合理選型,在水壓試驗時直接由加壓泵完成抽水和加壓。這不僅延長了抽水泵的使用壽命,而且可以減少電磁閥、逆流閥以及高壓管的使用數(shù)量,從而在簡化設(shè)備、提高穩(wěn)定性的同時，進一步降低制造成本。

3.3 擴展功能與環(huán)保節(jié)約

本軟管試驗平臺設(shè)計了強大的擴展功能,只要對壓力開關(guān)的整定壓力稍加調(diào)整并更換相應(yīng)的軟管接頭,即可對電瓶車剎車管、冷卻水管、工程液壓軟管等非金屬軟管進行壓力試驗。同時,軟管氣壓和水壓試驗所用的水都可排入儲水槽重復(fù)利用,以減少水資源的浪費。

4 結(jié)語

相對于普通的試驗設(shè)備,本軟管試驗平臺化繁為簡,以簡單的電氣控制原理，在保證可靠性的前提下實現(xiàn)了軌道工程車軟管試驗所要求的功能。該試驗平臺現(xiàn)已研制成功,并正式投入使用。應(yīng)用表明,根據(jù)本試驗平臺設(shè)計方案所研制的軟管試驗設(shè)備性能可靠、操作簡單、制造成本低,能滿足軌道工程車制動軟管的試驗要求。

[1] 劉麗華,易毅堅.列車制動軟管試驗平臺測控系統(tǒng)的設(shè)計 [J].液壓與氣動,2012(2):67.

[2] 杜體育,陳昌煦.鐵路列車制動軟管自動壓力試驗系統(tǒng)[J].設(shè)備管理與維修,2008(8):27.

[3] 劉新宇.電氣控制技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社,2010.

Development of Rail Truck Hose Test Platform

ZHANG Qingtao

Rail engineering vehicle brake hoses needs test on a regular basis, but the general test equipment has to use the PLC (programmable logic controller), and the design price is relatively high. In this paper, an independently developed test platform for rail engineerring vehicle brake hose is introduced, including the overall structure, electrical control principle and parameters, then, the characters of this platform is analyzed. The application of this new platform verifies the reliability, simple manipulation and lower cost, it can meet the testing requirements for rail engineerring vehicle brake hose.

rail engineering vehicle; brake hose; test platform; electrical control; pressure test; hydrostatic test

U 216.61

10.16037/j.1007-869x.2017.01.026

2014-09-30)