鐵路駕車機傳動系統(tǒng)控制探討

饒 恕

（武漢黎賽科技有限責(zé)任公司研發(fā)部，湖北 武漢430223）

當(dāng)前，我國高鐵實現(xiàn)了跨越式的大發(fā)展，CRH1、CRH2、CRH3、CRH5陸續(xù)在各條線路上運行，且均保持較好的狀態(tài)，CRH6也即將投入運營。在這樣的一個大趨勢下，機械化的進(jìn)程對鐵路大系統(tǒng)要求越來越高。鐵路駕車機的投入使用大大簡化了車輛檢測、拆卸、裝配以及維修等等工作量。上個世紀(jì)50年代國外就開始對鐵路駕車機進(jìn)行研究和探索，德國ICE自1996年開始不解體維修。日本新干線在“轉(zhuǎn)向架檢修”時，同步架車推出待修轉(zhuǎn)向架。到了70年代，國內(nèi)相繼對鐵路駕車機進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研究，直到今天，鐵路駕車機系統(tǒng)得到不斷的優(yōu)化和更新，正以更好的性能應(yīng)用于各個鐵路各個廠修基地。由于高速列車檢修周期較短，高速列車的運行離不開高效率、高質(zhì)量的工業(yè)作業(yè)流程，地坑式駕車機是其關(guān)鍵的技術(shù)力量之一。本文將著重探討鐵路駕車機傳動系統(tǒng)，針對其控制方案以及參數(shù)設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)而全面的分析。

1 鐵路駕車機應(yīng)用現(xiàn)狀

我國四大動車組檢修基地：北京、上海、武漢、廣州，人口流動密度大，高速列車運行不間斷的作業(yè)時間加長，鐵道部亦在這四大動車組檢修基地建立了相應(yīng)的整列地坑式架車機。由于動車檢修基地三級修程中需對整列列車進(jìn)行拆卸、裝配和維修，相應(yīng)的基地都配有整列地坑式架車機。我國動車組系列編組方式為8輛編程或者16輛編組的方式，整列地坑式架車機的投入運用，在保證整列動車在不解除編組的前提下，實現(xiàn)了同步作業(yè)，大大地提高了檢修的效率，一定程度上也保證了高校的檢修質(zhì)量及減少了工作量。到今年底，我國將有超過1 000輛動車投入運行，這意味著傳統(tǒng)的檢修方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行的需求，為了實現(xiàn)動車組三級修的高效進(jìn)行，各動車所均采用鐵路駕車機進(jìn)行相關(guān)的檢修作業(yè)，簡化操作工作量。

鐵路駕車機常有固定式和移動式兩種駕車機，例如廣州地鐵應(yīng)用的駕車機同時采用這兩種駕車機方式進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，但從結(jié)構(gòu)上看，固定式和移動式兩種駕車機相似，其中電氣控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)架車機同步升降的功能，一般采用西門子公司的可編程控制器PLC控制系統(tǒng)，現(xiàn)行PLC控制器作為主控器，其安全系數(shù)較高，控制精度也相應(yīng)較高，可操作性也較強。鐵路駕車機歷經(jīng)50年的發(fā)展，技術(shù)等各方面均具有較強的能力，例如我國自行研制的S7-200系列電動駕車機，被廣泛應(yīng)用在各檢修基地。

2 同步控制鐵路駕車機

我國自行研制的S7-200系列電動駕車機，采用同步控制系統(tǒng)，主要采用西門子的PLC作為主控器，其各方面性能均滿足市場需求和技術(shù)要求。鐵路上的電動架車機便于拆卸、裝配、修理，因此，駕車機便成了鐵路維修基地必不可少的專用檢修設(shè)備。鐵路架車機都是四臺為一組成套使用的。鐵路駕車機運動控制部分是其核心內(nèi)容，精確有效的控制，將對檢測作業(yè)帶來很大程度上的便利。

現(xiàn)行的鐵路架車機，每臺單機主要有架升支撐構(gòu)架、絲桿螺母驅(qū)動裝置、電氣控制系統(tǒng)自動計算各個絲桿的升降高度，并自動控制驅(qū)動電機啟動或停止，將同步誤差控制在一定范圍內(nèi)。電氣控制系統(tǒng)還設(shè)置了多個安全防護(hù)裝置，防止錯誤操作設(shè)備，并能在緊急情況下停止工作。架車機在群組模式下工作時，要求主控制臺上的上升、下降按鈕應(yīng)與現(xiàn)場單機上的確認(rèn)按鈕功能嚴(yán)格對應(yīng)，且同具有同步偏差累計功能。PLC技術(shù)在鐵路駕車機同步控制中起著關(guān)鍵性的作用，作為主控器，相比以前的單板機和傳統(tǒng)的PLC控制器，線性的PLC可編程計算機控制器有著很多特點，具有可靠性高、精度高、可操作性等特點，在電動駕車機上，采用PLC控制軸編碼器的角位移信號，實現(xiàn)駕車機的直線位移，PLC在鐵路駕車機上的應(yīng)用現(xiàn)已日益廣泛。

3 駕車機傳動系統(tǒng)設(shè)計要求

一般的動車組地坑式架車機主要包括機械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩大部分，其中機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要影響設(shè)備兼容性，是架車機設(shè)計中的難點內(nèi)容?，F(xiàn)在機車車輛的載重越來越大，其自重常常達(dá)十幾噸甚至幾十噸。架車作業(yè)過程中，由于每臺架車機電機性能參數(shù)不可能完全一致，機車車輛車體重量分布也不可能絕對平衡，因此四臺架車機運行速度有快有慢，造成架車點高程不能完全一致，當(dāng)高差達(dá)一定值時，車體就有傾覆的危險。因此，保障作業(yè)中架車機的同步運行就成為一個非常重要的安全問題。同步運行中首先確定的是同步起車點，同步起車點存在一個運行周期中只能而且僅能確定一次。架車機運行高程與同步起車點作差產(chǎn)生相對高程；鐵路架車機同步運行從根本上取決于軸編碼器傳輸給PLC的高速脈沖個數(shù)準(zhǔn)確與否。

此現(xiàn)行鐵路駕車機傳動系統(tǒng)中，架車機托架的上升、下降直線運動是由擺線針輪減速機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成的；由軸編碼器檢測搖線針輪減速機旋轉(zhuǎn)運動的角度位移，并通過PLC將此角度位移轉(zhuǎn)換成架車機托架的直線位移，從而實現(xiàn)鐵路駕車機的運行，實現(xiàn)車體和轉(zhuǎn)向架的舉升。鐵路駕車機傳動系統(tǒng)設(shè)計參考數(shù)據(jù)參見表1。

從表1可看出，駕車機最大負(fù)載為30噸，額定負(fù)載為25噸，鐵路架車機都是四臺為一組成套使用的。方便舉升整列動車，方便動車的拆卸、裝配與檢修，而且鐵路駕車機的整機壽命30年也較長，適合于實際應(yīng)用中。

表1 鐵路駕車機傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計參考表

4 結(jié)束語

我國高速鐵路的發(fā)展正如火如荼，以北京、上海、武漢、廣州四個大型動車所基地而言，高鐵運行的頻率的加大，不間斷作業(yè)的要求相應(yīng)提升，動車組的速度不斷的提高，對動車組的檢修作業(yè)相應(yīng)的頻繁，要求其高效、高質(zhì)量的完成作業(yè)需求。鐵路駕車機的投入應(yīng)用，大大的簡化了操作上的不便，鐵路駕車機以其自身的特點，在動車組三級修程中廣泛應(yīng)用，提升了檢測的效率，并在一定程度上實現(xiàn)了現(xiàn)行檢修工藝的機械化、自動化程度的提高，給操作人員帶來一定的便利，鐵路駕車機主要采用同步控制系統(tǒng)，通過PLC控制器控制駕車機的運行，車體和轉(zhuǎn)向架的抬升，駕車機的性能參數(shù)等等這些，在本文中都作了系統(tǒng)全面的綜述。

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