DLC—32連續(xù)式搗固車(chē)衛(wèi)星小車(chē)后退走行的優(yōu)化

劉亞南

【摘 要】在全國(guó)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(chē)在后退走行時(shí)，衛(wèi)星小車(chē)速度不能隨主機(jī)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(lái)極大的不便。本文針對(duì)這一問(wèn)題，研究利用原有閑置硬件和原有程控信號(hào)對(duì)衛(wèi)星小車(chē)走行進(jìn)行優(yōu)化的方法。為使主機(jī)后退走行時(shí)衛(wèi)星小車(chē)可以平穩(wěn)隨動(dòng)，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(chē)；衛(wèi)星小車(chē)；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(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展與深入，對(duì)我國(guó)鐵路高速、重載、繁忙運(yùn)輸提出了越來(lái)越高的要求。為了提高鐵路線(xiàn)路質(zhì)量，在我國(guó)鐵路歷次大提速工程中，鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械這一技術(shù)含量高、價(jià)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(chē)在全國(guó)各鐵路局和鐵路施工單位已廣泛裝備300余臺(tái)，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(chē)走行系統(tǒng)得到進(jìn)一步完善，同時(shí)順應(yīng)機(jī)械設(shè)備按設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行預(yù)防性維修的趨勢(shì)[1]，有必要對(duì)其進(jìn)行分析和優(yōu)化。

1 DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)簡(jiǎn)介

全稱(chēng)DCL-32連續(xù)式自動(dòng)抄平起撥道搗固車(chē)，是應(yīng)用最為廣泛的大型養(yǎng)路機(jī)械之一。是我國(guó)與奧地利普拉塞陶依爾公司合作，引進(jìn)制造技術(shù)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化的大型養(yǎng)路機(jī)械，具有較高的作業(yè)精度和作業(yè)效率，是世界先進(jìn)的線(xiàn)路搗固機(jī)械。該搗固車(chē)主要由轉(zhuǎn)向架、車(chē)架、牽引裝置、前后司機(jī)室、搗固裝置、起撥道裝置、衛(wèi)星小車(chē)組成，集成了測(cè)量系統(tǒng)、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)等。采用了電液伺服控制、自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)控制和激光準(zhǔn)直等先進(jìn)技術(shù)。DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)為雙枕連續(xù)作業(yè)式搗固車(chē)，為主機(jī)與衛(wèi)星小車(chē)分離的結(jié)構(gòu)，主機(jī)連續(xù)勻速向前運(yùn)行，衛(wèi)星小車(chē)以鋼軌為導(dǎo)向步進(jìn)式作業(yè)。在封鎖線(xiàn)路條件下，能夠不間斷地進(jìn)行軌道撥道、起道抄平、軌下道碴搗固和枕端道碴夯實(shí)作業(yè)[2]。

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

2.1 走行系統(tǒng)存在的問(wèn)題

在鐵路工養(yǎng)護(hù)施工作業(yè)中，經(jīng)常需要搗固車(chē)向后走行。DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)走行系統(tǒng)的電氣控制方式?jīng)Q定了該車(chē)向后走行時(shí)衛(wèi)星小車(chē)速度相對(duì)固定，不能隨主機(jī)走行速度自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)主機(jī)速度過(guò)慢或者是后退走行處于下坡?tīng)顟B(tài)時(shí)，衛(wèi)星小車(chē)速度比主機(jī)快，容易造成衛(wèi)星小車(chē)推著主機(jī)走行；當(dāng)主機(jī)速度過(guò)快或者后退走行處于上坡?tīng)顟B(tài)時(shí)，衛(wèi)星小車(chē)速度比主機(jī)慢，容易造成主機(jī)拖著衛(wèi)星小車(chē)走行。DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)長(zhǎng)期處于以上兩種工況時(shí)，非常容易對(duì)衛(wèi)星小車(chē)液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)造成損傷，影響馬達(dá)使用壽命。本文針對(duì)這一問(wèn)題，通過(guò)對(duì)后退走行的電氣控制方式進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化衛(wèi)星小車(chē)后退走行工況，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，增強(qiáng)操作舒適性。

2.2 后退走行控制原理

在原設(shè)計(jì)中，DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)衛(wèi)星小車(chē)后退走行的電氣控制方式為：衛(wèi)星小車(chē)單獨(dú)手動(dòng)后退時(shí)，程控系統(tǒng)[3]產(chǎn)生衛(wèi)星小車(chē)后退信號(hào)Q70。Q70是一個(gè)低電平，Q70差生則繼電器7U2/B動(dòng)作，繼電器的1腳和7腳接通。此時(shí)，P53端子的-10V電壓經(jīng)過(guò)可變電阻18f2分壓后進(jìn)入衛(wèi)星小車(chē)控制板10U8/22d，然后輸出一個(gè)電流到衛(wèi)星小車(chē)走行比例閥控制衛(wèi)星小車(chē)向后走行。當(dāng)主機(jī)向后走行時(shí)，同樣產(chǎn)生衛(wèi)星小車(chē)后退信號(hào)Q70，控制衛(wèi)星小車(chē)自動(dòng)向后走行（圖1）。

DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)主機(jī)向前或向后走行速度快慢的調(diào)節(jié)則是通過(guò)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(lái)控制的（圖2、圖3）。

也就是說(shuō)，不管是衛(wèi)星小車(chē)手動(dòng)向后走行還是自動(dòng)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(jī)走行速度的快慢可以通過(guò)B19箱操作面板上的旋鈕19f40或19f40a來(lái)方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)。在原有控制方式下，隨時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)18f2的阻值大小來(lái)調(diào)節(jié)衛(wèi)星小車(chē)走行速度的快慢以匹配主機(jī)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(chē)向后走行和向前走行一樣，速度快慢隨主機(jī)速度自動(dòng)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(guò)一系列繼電器控制，將其引入到衛(wèi)星小車(chē)控制板10U8/22d，就可以實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)實(shí)際測(cè)量，在DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)自動(dòng)走行工況下，走行速度為2km/h時(shí)，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(shí)，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(chē)控制板10U8/22d的輸入電壓接近-10V。也就是說(shuō)6U8/30db輸出的電壓直接輸入10U8/22d的話(huà)過(guò)低，且要使衛(wèi)星小車(chē)后退，需要的是一個(gè)負(fù)電壓。因此需要設(shè)計(jì)運(yùn)算電路把6U8/30db輸出的電壓放大并換向。一個(gè)簡(jiǎn)單的反相比例運(yùn)算電路就可以實(shí)現(xiàn)這一功能（圖4）。在反相比例運(yùn)算電路中，輸入信號(hào)Ui通過(guò)電阻R1接入到運(yùn)放的反相輸入端，同相輸入端通過(guò)電阻R2接地。輸出信號(hào)通過(guò)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(yùn)放無(wú)關(guān)[4]。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，放大倍數(shù)10倍即可以滿(mǎn)足要求。因此選擇R1為1kΩ的電阻，P1為10kΩ的可變電阻。同時(shí)為滿(mǎn)足運(yùn)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(gè)繼電器。可以利用B7電氣箱中已有的備用繼電器。繼電器型號(hào)為DS2E-M-DC24V，是雙聯(lián)繼電器，共有8個(gè)腳。其中線(xiàn)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(kāi)；2腳、3腳和5腳為一聯(lián)，3腳5腳常閉，5腳2腳常開(kāi)。用到的繼電器分別是7U2/C、7U2/D、7U2/E（圖5）。同時(shí)需利用后退走行信號(hào)Q09，衛(wèi)星小車(chē)前位信號(hào)X1C，衛(wèi)星小車(chē)后位信號(hào)X22來(lái)控制繼電器動(dòng)作。

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

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

向前走行時(shí)繼電器7U2/B不動(dòng)作，衛(wèi)星小車(chē)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(diǎn)，比例運(yùn)算電路中的可變電阻P1可以調(diào)節(jié)自動(dòng)走行時(shí)衛(wèi)星小車(chē)后退電流的大小。為了使衛(wèi)星小車(chē)落后時(shí)能較快追趕上主機(jī)，在調(diào)試過(guò)程中可以將衛(wèi)星小車(chē)手動(dòng)后退的電流調(diào)得偏大一些。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)DCL-32連續(xù)式搗固車(chē)衛(wèi)星小車(chē)走行控制方式的優(yōu)化，實(shí)際使用中衛(wèi)星小車(chē)后退走行時(shí)速度快慢不能隨主機(jī)速度變化的情況得以大大改善，可以大大提高衛(wèi)星小車(chē)液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的壽命。同時(shí)也提高了設(shè)備使用過(guò)程中的舒適性，同時(shí)使操作人員不必再對(duì)后退走行速度進(jìn)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(chē)原有的閑置繼電器7U2/C、7U2/D、7U2/E，增加的反相比例運(yùn)算電路構(gòu)成簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，成本低廉。

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

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

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[責(zé)任編輯：王楠]