GMC-96B型鋼軌打磨列車應(yīng)急走行系統(tǒng)設(shè)計(jì)解

卓軍 徐學(xué)慶 張婕 王東海

摘? 要：針對(duì)已經(jīng)交付使用的GMC-96B型鋼軌打磨列車提出了應(yīng)急走行方案，解決了在APLC主機(jī)故障或電源故障情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)急牽引的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：鋼軌打磨車;應(yīng)急走行;脫齒鎖定裝置

中圖分類號(hào)：U216.65 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）14-0075-03

Abstract： In view of the GMC-96B rail-grinding train which has been delivered for use， the emergency runningscheme is proposed， which solves the problem that the emergency traction cannot be realized in the case of the failure of APLC host or power supply.

Keywords： rail-grinding train; emergency running; release locking device

GMC-96B型鋼軌打磨列車（以下簡(jiǎn)稱打磨車）可在運(yùn)行中對(duì)線路上的鋼軌進(jìn)行磨削，以消除因重載、高速運(yùn)輸對(duì)鋼軌造成的損傷，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命，保證高速列車平穩(wěn)安全運(yùn)行。全車由七節(jié)車組成，兩端為控制車分別為B1、B2車（分別包含一個(gè)司機(jī)室），中間設(shè)有四節(jié)作業(yè)車C1、C2、C3、C4車和一節(jié)動(dòng)力車A車。每節(jié)控制和作業(yè)車分別安裝2個(gè)打磨小車，每個(gè)打磨小車上安裝8個(gè)打磨頭，用來(lái)進(jìn)行打磨作業(yè)。動(dòng)力車（以下簡(jiǎn)稱A車）為整列車提供牽引動(dòng)力（運(yùn)行或作業(yè)工況），牽引控制系統(tǒng)核心是PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，整套系統(tǒng)由四臺(tái)PLC主機(jī)、兩臺(tái)觸摸顯示屏與一臺(tái)調(diào)速模塊組成。其中兩臺(tái)PLC主機(jī)與若干功能模塊安裝在A車，稱為APLC和AFPLC。APLC為整個(gè)走行系統(tǒng)主機(jī)，AFPLC為APLC故障情況下的備份。已經(jīng)交付使用的打磨車在APLC主機(jī)故障或電源故障情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)應(yīng)急牽引，為解決此問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)打磨車應(yīng)急牽引功能，故設(shè)計(jì)應(yīng)急走行方案，將通過(guò)硬線實(shí)現(xiàn)該功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案

在A車電器柜內(nèi)增加應(yīng)急行車控制盒，控制盒內(nèi)含應(yīng)急行車按鈕開關(guān)、控制繼電器等器件，完全通過(guò)硬線方式實(shí)現(xiàn)應(yīng)急牽引，具體實(shí)現(xiàn)需包含以下功能：

（1）加裝脫齒鎖定裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)壓情況下的強(qiáng)制脫齒。

（2）應(yīng)急脫齒功能：在B1、B2車司機(jī)室增加應(yīng)急脫齒按鈕及脫齒指示燈，應(yīng)急脫齒按鈕信號(hào)經(jīng)過(guò)線路進(jìn)入A車應(yīng)急行車控制盒，通過(guò)時(shí)間繼電器直接控制傳動(dòng)箱充油閥動(dòng)作（動(dòng)作時(shí)間可通過(guò)時(shí)間繼電器來(lái)調(diào)整），達(dá)到車輛微動(dòng)實(shí)現(xiàn)脫齒功能，脫齒、合齒的情況可通過(guò)指示燈狀態(tài)觀察。

（3）加裝脫齒鎖定裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)壓情況下的強(qiáng)制脫齒。

（4）交權(quán)控制：兩端司機(jī)室均可控權(quán)，控權(quán)端的調(diào)速、直通制動(dòng)等操作有效。

（5）柴油機(jī)、傳動(dòng)箱控制：轉(zhuǎn)入應(yīng)急模式后，控權(quán)端的司機(jī)室應(yīng)急調(diào)速開關(guān)信號(hào)通過(guò)應(yīng)急行車控制直接控制柴油機(jī)、傳動(dòng)箱充油閥動(dòng)作達(dá)到牽引運(yùn)行目的。非緊急情況下，柴油機(jī)設(shè)定16個(gè)運(yùn)行檔位，應(yīng)急情況下柴油機(jī)設(shè)定0、1、2等三個(gè)檔位，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速分別為600rpm、920rpm和1160rpm。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為920rpm時(shí)，平、直道車速約為30km/h;柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為1160rpm時(shí)，平、直道車速約為60km/h，在坡度為33‰時(shí)，能保證列車可以動(dòng)車，車速為3km/h。

注：由于應(yīng)急情況下司機(jī)室顯示屏失效，傳動(dòng)箱的方向位置無(wú)法確認(rèn)，因此應(yīng)急行車控制將不設(shè)計(jì)傳動(dòng)箱自動(dòng)換向功能，由操作人員手動(dòng)操作進(jìn)行換向。

（6）增加備用PWM調(diào)速板，保證應(yīng)急狀態(tài)下調(diào)速正常使用。

（7）柴油機(jī)控制電源控制：應(yīng)急走行開關(guān)按下后，柴油機(jī)控制電源能夠啟動(dòng)。

（8）百葉窗控制：應(yīng)急走行開關(guān)按下后，百葉窗電磁閥全部得電，所有百葉窗全部打開，保證柴油機(jī)冷卻通風(fēng)功能正常。

2 機(jī)械部分的設(shè)計(jì)

在打磨車減速箱配置脫齒鎖定裝置（如圖1），該裝置包括控制器連接桿、解鎖器、止動(dòng)塊、鏈條、固定機(jī)構(gòu)等組成，安全鎖定裝置有“解鎖”、“鎖定”兩種狀態(tài)：在解鎖時(shí)，司機(jī)可以對(duì)減速箱進(jìn)行脫齒、合齒操作;在鎖定時(shí)，司機(jī)無(wú)法對(duì)減速箱進(jìn)行脫齒、合齒操作。脫齒鎖定裝置由解鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)，操作如下：（1）司機(jī)在B1、B2車司機(jī)室顯示屏上操作減速箱進(jìn)行脫齒動(dòng)作;（2）向上拉動(dòng)該裝置控制器手柄，直至控制器止動(dòng)塊4將解鎖器3卡住。脫齒鎖定裝置由鎖定狀態(tài)進(jìn)入解鎖狀態(tài)，操作如下：（1）按下控制器解鎖器3，使止動(dòng)塊4松開解鎖器3;（2）向下拉動(dòng)控制器手柄，使控制器連接桿2處于長(zhǎng)孔1最下端。當(dāng)減速箱的脫齒機(jī)構(gòu)故障，司機(jī)在操作顯示屏操作無(wú)法使減速箱脫齒時(shí)，可利用減速箱脫齒鎖定裝置手動(dòng)使減速箱脫齒，操作如下：（1）切斷減速箱氣缸的氣源，即在車上斷開通往減速箱氣缸的氣管;（2）司機(jī)在行車顯示屏上操作減速箱進(jìn)行脫齒動(dòng)作，釋放氣缸壓力;（3）司機(jī)操作柴油機(jī)停機(jī);（4）向上拉動(dòng)脫齒鎖定裝置控制器手柄至“鎖定”位，直至控制器止動(dòng)塊將解鎖器卡住;（5）操作人員車下確認(rèn)減速箱已處于脫齒狀態(tài)。

3 電控部分的設(shè)計(jì)

3.1 應(yīng)急走行輸入、輸出信號(hào)

根據(jù)系統(tǒng)功能，分析主要輸入、輸出信號(hào)，如圖2所示輸入信號(hào)，圖3 所示輸出信號(hào)。

3.2 主要原理設(shè)計(jì)

3.2.1 應(yīng)急走行模式切換

當(dāng)PLC電源斷電，或者PLC電源時(shí)有時(shí)無(wú)，避免與正常走行信號(hào)干擾，在保證A車蓄電池正常工作的情況下，增加應(yīng)急走行模式切換開關(guān)，應(yīng)急走行開關(guān)為兩位旋轉(zhuǎn)開關(guān)，分“正常”和“應(yīng)急”兩位，一般情況下置“正?！蔽唬瑧?yīng)急情況下置“應(yīng)急”位?！皯?yīng)急”位時(shí)柴油機(jī)控制電源KA87得電，應(yīng)急走行繼電器KA70得電。原理控制如圖4所示，圖中+A代表的是蓄電池電壓24VDC，+AYJ是應(yīng)急電壓24VDC。

3.2.2 控權(quán)選擇

正常走行模式下，控權(quán)信號(hào)給到PLC，經(jīng)過(guò)處理后再由PLC將控權(quán)信號(hào)輸出到控權(quán)閥。應(yīng)急走行模式下，控權(quán)開關(guān)直接控制控權(quán)繼電器得電?？貦?quán)端充風(fēng)管路接通、直通制動(dòng)有效;非控權(quán)端充風(fēng)管路截?cái)?、直通制?dòng)失效。

3.2.3 應(yīng)急脫齒

應(yīng)急脫齒按鈕（保持型）按下后，脈沖延時(shí)繼電器K210得電，常開觸點(diǎn)通電3s（時(shí)間可調(diào)）后斷開，控制充油閥得電3s，車輛微動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪箱脫齒。原理圖如圖5所示，1#、2#傳動(dòng)箱脫齒成功后，脫齒限位開關(guān)信號(hào)分別給到繼電器KA83、KA84。1#、2#傳動(dòng)箱全部脫齒成功后，兩端司機(jī)室脫齒指示燈亮。原理圖如圖6所示。

3.2.4 柴油機(jī)調(diào)速

應(yīng)急走行模式下，應(yīng)急調(diào)速開關(guān)將調(diào)速信號(hào)給到備用調(diào)速板，調(diào)速板控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)原PWM調(diào)速板故障時(shí)，也可選擇應(yīng)急走行模式，將車應(yīng)急遷出作業(yè)區(qū)域。應(yīng)急走行模式下，控權(quán)端應(yīng)急調(diào)速開關(guān)非零位時(shí)，1#、2#傳動(dòng)箱同時(shí)充油。若選擇啟動(dòng)1#柴油機(jī)，需要手動(dòng)將2#傳動(dòng)箱置中立位;反之亦然。

3.3 應(yīng)急走行操作流程

（1）閉合應(yīng)急走行控制盒內(nèi)應(yīng)急走行電源開關(guān);

（2）停車狀態(tài)下，按下應(yīng)急走行控制盒門上的應(yīng)急走行按鈕開關(guān);

（3）啟動(dòng)柴油機(jī);

（4）選擇G4/G5供電方式，并保證G4、G5其中一個(gè)供電正常;

（5）脫齒：選擇“運(yùn)行”工況進(jìn)行脫齒，脫齒正常后，脫齒指示燈亮。若出現(xiàn)卡齒現(xiàn)象，可通過(guò)操作應(yīng)急脫齒按鈕，傳動(dòng)箱充油實(shí)現(xiàn)車輛微動(dòng)，切換傳動(dòng)箱換向及多次操作應(yīng)急脫齒按鈕直到最終完成脫齒，脫齒指示燈點(diǎn)亮。在無(wú)風(fēng)情況下，可通過(guò)強(qiáng)制脫齒裝置進(jìn)行脫齒;

（6）選擇走行方向，手動(dòng)操作傳動(dòng)箱換向;

（7）控權(quán)切換到運(yùn)行方向端，在控權(quán)端操作應(yīng)急調(diào)速開關(guān)，將車遷出作業(yè)區(qū)間。（注：a.司機(jī)需要時(shí)刻關(guān)注風(fēng)壓表顯示數(shù)值，觀察各風(fēng)管、風(fēng)缸壓力值是否正常。b.其中一個(gè)柴油機(jī)故障時(shí)，將其傳動(dòng)箱置中立位，啟動(dòng)非故障柴油機(jī)，并將應(yīng)急調(diào)速開關(guān)置“2擋”）。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的研究分析、設(shè)計(jì)，解決了在動(dòng)力車PLC故障時(shí)，配置一套控制電路，司機(jī)操作人員在B1、B2車操作，使柴油機(jī)和傳動(dòng)箱工作，保證列車應(yīng)急走行牽出鐵路作業(yè)區(qū)。此次功能改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)產(chǎn)品性能的提升，功能更加完善，但是需要后期的應(yīng)用驗(yàn)證。本方案可實(shí)現(xiàn)以下幾種情況列車的應(yīng)急走行：

（1）APLC主機(jī)故障。

（2）APLC隔離電源故障。

（3）司控器故障。

（4）PWM調(diào)速板故障。

以上任意故障發(fā)生時(shí)，均可使用本方案，將車應(yīng)急遷出作業(yè)區(qū)間。

參考文獻(xiàn)：

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