BR711C型多功能綜合作業車柴油機啟動優化

張鑫鑫　余新坤　孫博

摘? 要：文章主要闡述了現有BR711C型多功能綜合作業車存在的柴油機起機時間較長問題的原因，并針對該問題提出了柴油機啟動優化的方案，以期能夠為同類型項目提供借鑒。

關鍵詞：多功能;綜合作業車;柴油機

中圖分類號：U226.5+2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）18-0132-03

Abstract： This paper mainly expounds the reasons for the long starting time of the diesel engine of the existing BR711C type multifunctional comprehensive working vehicle， and puts forward the schemes for the optimization of starting up the diesel engine for the problem， in order to provide reference for similar projects.

Keywords： multifunctional; comprehensive working vehicle; diesel

1 概述

BR711C型多功能綜合作業車（以下簡稱作業車）是接觸網檢修、維護、搶修的專業設備，具有160km/h的最高運行速度，可以快速到達作業現場。作業車采用雙動力機組，在車下的Ⅰ端和Ⅱ端各布置了一組動力機組。該車配有升降旋轉平臺、高空作業斗、導線撥線裝置、接觸網監測裝置等設備。目前交付各路局的作業車經用戶正式啟用后反映存在啟動柴油機時間較長的問題。因此本文將從電氣系統和柴油機燃油系統兩方面分析問題原因，并給出解決方案。

2 問題原因分析

2.1 電氣系統方面

2.1.1 蓄電池容量核算

作業車的DC24V供電系統是由蓄電池（組）、兩臺柴油機自帶的發電機及一臺充電機組成。DC24V供電系統主要作為柴油機啟機、控制電路及儀表照明的工作電源，充電機可在柴油機不工作時為蓄電池（組）充電。目前作業車采用的蓄電池（組）方案為采用一組GNC190型鎘鎳蓄電池（組）。

作業車啟動時所需供電電流=啟動負載電流+馬達瞬時電流。作業車采用的是MAN D2842LE606型柴油機。柴油機啟動馬達瞬時電流為800A，且需要持續至少5S來維持柴油機啟動的最大扭矩輸出。依據作業車電氣設計參數，結合車輛在常態、冬季、高寒不同的使用環境下，對啟動負載、蓄電池容量進行核算。除寒冷環境以外作業車常態啟動時負載核算如表1所示，由表1可知負載的總功率為2075W，根據公式（P=UI）計算可得所需啟動電流約為86A。

冬季時作業車啟動負載需增加精濾預熱，因此冬季時作業車的啟動負載功率=常態時負載功率2057W+精濾預熱功率700W=2757W，所需啟動電流約為115A;高寒時作業車啟動前應先運行燃油預熱（燃油預熱功率為18kW），需供電電流750A并持續2min后關閉，之后按照冬季啟動負載的情況啟機。結合蓄電池放電曲線如圖1和圖2所示，可知：（1）作業車常態啟動時所需放電電流為886A，低于蓄電池放電倍率5ItA的電流950A，根據公式（放電容量Q=放電電流I*放電時間t），計算可得蓄電池有約90%容量供作業車持續12分鐘啟動狀態。（2）作業車冬季啟動時所需放電電流為915A，低于蓄電池放電倍率5ItA的電流950A，根據公式（Q=I*t）計算可得蓄電池有約50%容量供作業車持續6分鐘啟動狀態。（3）作業車高寒啟動前先運行燃油預熱需放電電流為750A，根據公式（Q=I*t）計算可得需要消耗30AH容量，啟動時蓄電池剩余約42%的容量供作業車持續5分鐘啟動狀態。

作業車按下啟機按鈕到柴油機啟動完成實際需要3S左右時間，通過以上分析可知作業車選取的蓄電池容量完全滿足作業車啟動需要。

2.1.2 柴油機啟動馬達接線

作業車啟動馬達與蓄電池連接的原理圖如圖3所示，其中M1為I端啟動馬達，M2為II端的啟動馬達，XK1為蓄電池刀閘。作業車的啟動馬達M1和M2的線纜與刀閘XK1相連。作業車實際布線的情況為：Ⅰ端柴油機電纜回路長度70M，Ⅱ端柴油機電纜回路長度50M，具體見圖3所示。由歐姆定律可知U=IR，且電纜的電阻與電纜長度的關系如下：

R=ρ×L/S

式中ρ：電阻率，通常銅的電阻率ρ=0.0172;S：導線截面;L：導線長度。

因此作業車Ⅰ端柴油回路造成的壓降由公式U=I×R=I×=800×≈10V，則Ⅰ端啟動馬達端電壓壓降達到了40%。同理Ⅱ端柴油機回路造成的壓降約為7V，則Ⅱ端啟動馬達端電壓壓降達到了30%。可見啟動馬達的端電壓壓降較大影響了柴油機啟動。

2.2 柴油機燃油系統方面

經與柴油機廠家核對柴油機內部燃油系統原理圖，發現作業車外置輔助供油泵出口管路接在手動泵之后，繞過了柴油機內部的燃油泵，啟動時容易引起柴油機內部輔助燃油泵末端管壓增大導致管路壓力不均衡，因此不利于管路油壓建立如圖4所示。

2.3 結論

通過以上分析并結合現場勘查可知，造成柴油機啟動困難的現象的原因如下：（1）作業車柴油機啟動馬達接線較長。（2）作業車的外置輔助供油泵出口管路接在手動泵之后，啟動時容易引起柴油機輸油管管路壓力不均衡。

3 優化方案

3.1 啟動馬達接線更改

由圖3可知，作業車啟動馬達自帶控制開關，其控制開關線圈與啟動按鈕連接，啟動按鈕最終受刀閘XK1控制，當刀閘XK1斷開時啟動馬達控制開關斷開。因此可將啟動馬達接線改為直接與蓄電池連接，且不會造成蓄電池放電現象。更改接線后，車體布線情況為：Ⅰ端柴油機電纜回路長度為30M，Ⅱ端柴油機電纜回路長度15M。則作業車Ⅰ端柴油回路造成的壓降由公式U=I×R=I×=800×≈4V。同理Ⅱ端柴油機回路造成的壓降約為2V。這樣通過大幅減小啟動馬達接線長度，來降低因電纜較長而帶來的壓降影響。更改后原理如圖5所示。

3.2 柴油機管路更改

將電動泵出口管路從原連接位置變更到燃油粗濾器之后的管路上，有利于管路油壓建立（見圖6）所示。

4 結束語

本文提出的優化方案經過對現車的實際改造驗證可知切實可行，解決了用戶提出的柴油機啟動時間較長的問題，提升了用戶體驗。

參考文獻：

[1]陳英.BR711C型接觸網綜合作業車電氣系統[J].鐵道機車與動車，2014（2）：24-27.

[2]徐紅.接觸網綜合作業車動力系統的研制與試驗[J].鐵道機車與動車，2013（12）：22-24.