黃山西海大峽谷觀光纜車液壓制動系統(tǒng)安全性分析

劉爭輝

(中機精密成形產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院（安徽）股份有限公司，安徽 蕪湖241004)

0 引言

黃山位于安徽省南部，是世界名山、世界文化和自然雙重遺產(chǎn)、國家級風(fēng)景名勝區(qū)。西海大峽谷觀光纜車是供游客乘坐觀光的載具，是比較特殊的一種民用工業(yè)設(shè)備，因為它強調(diào)高可靠性和絕對安全性。該設(shè)備是集機械、液壓、電氣、電子和計算機于一體，實時在線監(jiān)控，由操作人員實時跟蹤電腦中的參數(shù)變化，該套設(shè)備配置了專家故障診斷系統(tǒng)，發(fā)生故障時可以指出故障發(fā)生點。該套設(shè)備由奧地利Doppelmayr（多貝瑪雅）公司設(shè)計、制造。

1 設(shè)備液壓原理分析

該設(shè)備液壓原理如圖1所示，執(zhí)行元件有兩部分：一部分是安全制動器（1個剎車油缸，1個大剎車盤）；另一部分是兩組工作制動器（每組工作制動器設(shè)有2個油缸，共用1個剎車盤）。它們共同特點是單作用油缸，無桿腔受彈簧推動，即彈簧制動。鋼纜（索道）正常運行情況下油缸的有桿腔有壓力使彈簧壓縮（即制動器松開），停止運行時制動器制動（即彈簧松開）。當(dāng)有桿腔進油時制動器松開。實際上這個液壓系統(tǒng)就是通過控制油缸活塞來有效推動彈簧松開、壓縮。

圖1中，有左、中、右3塊控制油路板，左邊和右邊油路板上安裝一些控制元件，左右兩邊安裝的兩塊閥塊（左邊閥塊為閥塊1，右邊閥塊為閥塊2）功能相同。設(shè)計思想是一個開動，另一個備用。從圖中看出管路是在用閥塊1工作，目前安全制動器和4個工作制動器的有桿腔均與油箱相通（即無壓力），所以此時制動器均處于制動狀態(tài)。

中間一塊小油路板上安裝4個手動轉(zhuǎn)換開關(guān)。

從圖3中可以看出元器件的實物安裝狀態(tài)，左、右兩油路板上安裝的元件完全相同。中間偏下的那塊小閥塊（靠近兩電動機）上安裝4個轉(zhuǎn)換開關(guān)。

若纜車索道停止運行，制動器立即制動空中回轉(zhuǎn)輪（安全制動器）和變速箱連接的飛輪（工作制動器），如圖2所示。所以白天索道在工作時，剎車盤一定是松開的。對觀光纜車而言，因為它需要上、下游客，所以它是間歇式工作。故制動器需經(jīng)常松開和抱緊（即制動）。

1）安全制動器抱緊（制動）時，處于停車狀態(tài)。

對于回油路，先看安全制動器（空中回轉(zhuǎn)輪剎車裝置）有桿腔油路連通狀況：安全有桿腔→126→125→111→到中間轉(zhuǎn)換開關(guān)79（小閥塊上）→159→HA→轉(zhuǎn)換開關(guān)81（大閥塊上）→A5→A3→二位四通電磁閥34A口→T口→44→114→油箱。此時彈簧推動活塞向左運動制動空中回轉(zhuǎn)輪。

若電磁閥34動作失靈，還可以通過大閥塊上82轉(zhuǎn)換開關(guān)反向（向左）扳動后使安全制動器油缸有桿腔（與油箱接通）卸壓，便可立即制動，以確保纜車安全緊急停車。這種設(shè)計確保系統(tǒng)回油路工作安全、可靠。

2）安全制動器松開時，纜車運行。先看安全制動器油路連通的狀況：33電磁閥和34電磁閥得電。

進油路a：油泵20→高壓管路濾油器59→單向閥42→右位33（得電）→P3→元件A單向閥52→右位34→A3→A5→轉(zhuǎn)換開關(guān)81（左邊大閥塊上的）→HA→SB→159→SB1→轉(zhuǎn)換開關(guān)79（中間小閥塊）→111→125→126→安全制動器有桿腔→安全制動器松開。

進油路b：蓄能器91→164→S2→阻尼孔58→單向閥42左端→電磁閥33[2]右位→P3→元件A單向閥52→右位34→A3→A5→轉(zhuǎn)換開關(guān)81（左邊大閥塊上的）→HA→SB→159 →SB1 →轉(zhuǎn) 換開關(guān)79（中間小閥塊）→111→125→126 →安全制動器有桿腔→安全制動器松開。

圖1 制動液壓系統(tǒng)原理圖

進油路c：173油泵（如圖3）→178→85（小閥塊上的轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到圖示的右位）→186 →P3→45下端46上端→45上端→電磁閥33[2]右位→P3→元件A單向閥52→右位34→A3→A5→轉(zhuǎn)換開關(guān)81（左邊大閥塊上的扳到圖示的右位）→HA →SB →159 →SB1→轉(zhuǎn)換開關(guān)79扳到圖示的右位（中間小閥塊）→111→125→126→安全制動器有桿腔→制動器松開。

從上述進油路徑可以看出，安全制動器松開時，可由油泵20、油泵173和蓄能器91三路油源共同供油，以確保安全制動器動作迅速可靠。即使有某一路油源出現(xiàn)意外不能供油,也不影響安全制動器有效工作。這種設(shè)計能確保系統(tǒng)工作安全、可靠。

安全制動器制動時蓄能器91吸收壓力能量。注意，當(dāng)蓄能器需要拆卸、維修時，圖1中的元件38可接通，便能很容易地將蓄能器中的油液排入油箱，這種設(shè)計科學(xué)、合理。

3）工作制動器抱緊時，回油路走向：4個工作制動器有桿腔→124→110→BB→小閥塊78上轉(zhuǎn)換開關(guān)→BB1→161→PB2→A4→轉(zhuǎn)換開關(guān)80→三通比例減壓閥31的A、T接通→T1.1→119→油箱。此時兩組油缸中的彈簧推動活塞制動與變速箱連接的飛輪（即工作制動器）。

在上述的工作油路中，即使三通比例減壓閥失靈，彈簧始終推動保證A、T也能接通。故此通路萬無一失，安全、可靠。

4）工作制動器松開時，電磁閥32、比例三通減壓閥31得電[1-2]。

進油路a：油泵20→壓管路濾油器59→單向閥41→P1→電磁換向閥32右位→A1→PR→比例三通減壓閥31吸合（P→A）→大閥塊轉(zhuǎn)換開關(guān)80→161→中間小閥→BB1→轉(zhuǎn)換開關(guān)78→BB→110→124→工作制動器有桿腔→工作制動器松開。

進油路b：蓄能器90→129→S1→阻尼孔49→單向閥41上端→P1→電磁換向閥32 右位→A1→PR→比例三通減壓閥31吸合（P→A）→大閥塊轉(zhuǎn)換開關(guān)80→161→中間小閥→BB1→轉(zhuǎn)換開關(guān)78→BB→110→124→工作制動器有桿腔→工作制動器松開。

圖2 與變速箱連接的兩個飛輪

圖3 制動液壓系統(tǒng)泵站實物圖

上述路徑表明，制動器脫開時由油泵20和蓄能器90兩路油源供油，以確保安全制動器動作迅速可靠。即使有某一路油源出現(xiàn)意外不能供油, 也不影響安全制動器有效工作；這里使用比例三通減壓閥31在不同給定電壓時能輸出不同液壓力，在給定電壓時能輸出恒定液壓力，起穩(wěn)壓作用,此處采用電液比例控制恰到好處，這種設(shè)計使參數(shù)調(diào)節(jié)靈活，能確保系統(tǒng)工作安全、可靠。

工作制動器制動時蓄能器90吸收壓力能，當(dāng)蓄能器需要拆卸、維修時，圖1中的元件38可接通，便能很容易將蓄能器90中的油液排入油箱，這種設(shè)計科學(xué)合理。

工作制動器松開時，正常情況下油泵173不參加工作，因為此時大閥塊上80轉(zhuǎn)換開關(guān)與油泵173供油路斷開。如果電磁閥32、比例三通減壓閥31得電失靈時，或油泵20出故障，就可啟用油泵173供油，則把轉(zhuǎn)換開關(guān)80操縱桿扳到另一位置（左位），這種設(shè)計能確保系統(tǒng)工作安全、可靠。

這里要強調(diào)的是，制動時安全制動器和工作制動器同時制動；松開時，安全制動器和工作制動器同時松開。這樣設(shè)計本身就增加了安全保險，萬一這些制動器中某一個出現(xiàn)了問題，其它制動器仍然能夠保障安全可靠。

圖1中的手動油泵（如圖5）在正常有電的情況下是不工作的。若出現(xiàn)突然停電，或者兩個電動油泵出故障，或電動機出現(xiàn)故障，上述的兩類制動器都處于安全制動狀態(tài)，即游客處于安全狀態(tài)，但是游客并沒有到達(dá)下客的位置，有的處于半路途中，長時間容易造成游客恐慌，此時啟用手動油泵工作，手動油泵工作前（如圖1）將小閥塊上的86號操縱桿扳到右位（即圖1中的位置），同時將大閥塊上的80號操縱桿扳到右位（即圖虛線位置），81號操縱桿扳到左位（即圖1虛線位置）。這樣手動泵就可以對安全制動器和工作制動器供油了。這時不需要4個電磁閥工作（因為停電）。

其供油路連通路線為：手動泵24→小閥板86右位→

圖4 制動液壓系統(tǒng)控制閥實物圖

圖5 手動油泵

從上面的油路可看出，手動泵并不需要長時間連續(xù)工作，因為單向閥47、單向閥48自鎖，只要達(dá)到規(guī)定壓力后手動油泵即可停止泵油。

如果想要兩類制動器再進行制動，則將大閥塊上的80號操縱桿扳到左位（即圖1中實線位置），81號操縱桿扳到右位（即圖1中實線位置）即可。

手動泵[2]工作的目的是將處在中途停電的纜車（游客）運送到位，或維修調(diào)試時使用。突然停電時，蓄能器閉鎖不對兩類制動器供油，這樣使設(shè)備更加安全可靠，可以應(yīng)對各種意外情況。

2 結(jié)語

綜上所述，以確保游客的安全，該液壓設(shè)備可應(yīng)對如下突發(fā)情形：

1）游客乘坐纜車盡興游玩中突然停電，雖然游覽線上有多個纜車，也能確保所有纜車及時停車。這是靠兩類制動器的安全制動效能來實現(xiàn)。但是游客并沒有到達(dá)下客的位置，有的處于半路途中，為了讓游客繼續(xù)行程，還需要一套停電緊急驅(qū)動系統(tǒng)，及時啟動柴油發(fā)電機供電，讓液壓系統(tǒng)繼續(xù)工作，以保障游客繼續(xù)游玩。

2）若液壓控制閥突發(fā)故障，文中所述有左、右兩塊油路板及時啟用另一塊油路板上的控制閥，扳動幾個手柄，在幾十秒內(nèi)即可完成切換，從而保證設(shè)備繼續(xù)可靠運行。

3）如果電動油泵突發(fā)故障，立即啟用手動油泵工作，可以滿足工作要求。以確保游客回到原點安全位置。