抄平起撥道搗固車傳感器應(yīng)用研究

齊曉華，魏冠義

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

1 抄平起撥道搗固車簡介

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國鐵路進入了大發(fā)展的快車道，鐵路技術(shù)裝備已進入世界先進行列，鐵路線路維修也進入了機械化時代。抄平起撥道搗固車作為大型養(yǎng)路機械的一種，適用于鐵路的新線施工、運營線路維修作業(yè)等，能夠?qū)﹁F路軌道進行自動抄平、起撥道、道碴搗固作業(yè)，提高道床石碴的密實度，增加軌道的穩(wěn)定性，消除軌道的方向偏差、水平偏差及高低偏差等，使軌道線路達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和線路維修規(guī)則的要求，保證列車的安全運行。

現(xiàn)在生產(chǎn)搗固車的世界著名公司有奧地利的普拉塞與陶依爾公司、瑞士的馬蒂沙公司、美國的坦博公司等。目前搗固車大致可分為以下幾種類型:按同時搗固軌枕數(shù)分為單枕搗固車(如D08-16 搗固車)、雙枕搗固車(如D08-32 搗固車)、三枕搗固車(如DWL-48 搗固穩(wěn)定車);按作業(yè)對象分為線路搗固車、道岔搗固車(如D08-475 搗固車);按作業(yè)走行方式分為步進式搗固車(如D08-32 搗固車)、連續(xù)式搗固車(如D09-32 搗固車);按作業(yè)功能分為多功能搗固車(如D08-32 撥道、起道抄平搗固車)、單功能搗固車(如YD-3 型搗固車);另外還有防塵、防噪音等具有特殊功能的搗固車。

2 傳感器在抄平起撥道搗固車作業(yè)中的作用

抄平起撥道搗固車作業(yè)前和作業(yè)后都必須對線路的幾何形狀參數(shù)進行測量，以便對作業(yè)過程進行控制，測量作業(yè)后的線路參數(shù)送入記錄儀用于檢查作業(yè)效果。抄平起撥道搗固車在作業(yè)過程中能夠自動消除軌道的方向偏差，左、右水平偏差和前、后高低偏差等，離不開能夠?qū)⒎请娏康奈灰菩盘栟D(zhuǎn)換為電信號的傳感器。以搗固車的起道抄平作業(yè)為例，軌道左右水平檢測需要有水平傳感器測量起道前的軌道橫向水平偏差，并將這個偏差信號輸入起道控制電路，與設(shè)定的起道量進行比較控制起道油缸提起軌道。線路縱向水平檢測及起道原理與前者類似，只是需要不同的傳感器將位移信號轉(zhuǎn)換為電信號。

3 抄平起撥道搗固車傳感器應(yīng)用研究

抄平起撥道搗固車上用到的溫度、壓力等通用傳感器很常見，常用的大機傳感器主要指位移傳感器，按其測量位移類型又分為線位移和角位移2 種，線位移傳感器有10 種，角位移傳感器有11 種，測量輪傳感器有1 種，不同型號的傳感器適用車型、安裝位置及功能都各不相同。

1330 型深度傳感器主要用來測量搗固頭的作業(yè)深度，最早應(yīng)用在D08-32 型搗固車上。其核心部件是由高精度電位器及精加工齒輪等各種精密結(jié)構(gòu)件組成，安裝于搗固頭上的軸銷插入到深度傳感器的撥叉凹槽內(nèi)，當(dāng)搗固頭上下作業(yè)運動時，軸銷拖動撥叉沿著滑桿上、下運動，固定在撥叉上的細(xì)鋼絲繩經(jīng)過滑輪拽動帶螺旋槽的繩輪一起轉(zhuǎn)動。與繩輪共軸的是一高精度的小模數(shù)齒輪，通過齒輪嚙合拖動高精度電位器，將撥叉的直線運動轉(zhuǎn)換成電位器的電壓輸出。750 型、750ZS 型輪式傳感器是用來測量搗固頭的作業(yè)深度及撥道弦橫向移動的位置信號，適用于D08-475 型道岔搗固車等大型養(yǎng)路機械。搗固車工作時帶動傳感器里面的測量鋼絲繩，鋼絲繩拽動繩輪，繩輪與小齒輪共軸，小齒輪再與大齒輪嚙合拖動高精度電位器旋轉(zhuǎn)，輸出信號電壓。1041HG 型、2061HG 型輪式傳感器和750 型輪式傳感器類似，都屬于線位移傳感器，適用于D09-32 和D08-475 型搗固車等大型養(yǎng)路機械。

609 型、609H 型正矢傳感器主要測量線路曲線的矢距，張緊于前后測量小車上的鋼絲繩穿過傳感器的撥叉，拖動撥叉左右移動，固定在撥叉上的鋼絲繩繞過兩個滑輪，拖動繩輪轉(zhuǎn)動，然后再通過一對嚙合齒輪，使電位器軸轉(zhuǎn)動而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并輸出電位差。856 型記錄儀傳感器也屬于矢距傳感器一種，用于測量搗固車作業(yè)后線路的矢距值，然后將該值送往記錄儀。856 型記錄儀傳感器適用于D08-32、D09-32 型搗固車、D08-475 型岔道搗固車等大型養(yǎng)路機械。在搗固車前后兩端裝有兩個測量小車，靠液壓裝置緊靠于軌道一側(cè)，兩小車之間張緊一根鋼絲繩，兩小車的距離為H。當(dāng)曲率半徑R 值不一樣時，矢距值h 也不一樣，只要測出h 值即可知道R值的大小。張緊于前后測量小車上的鋼絲繩穿過該傳感器的撥叉，拖動撥叉左右移動，固定在撥叉上的鋼絲繩通過一個滑輪拽動繩輪轉(zhuǎn)動，通過離合器帶動電位器旋轉(zhuǎn)，將撥叉的線位移轉(zhuǎn)換成電位器的角位移輸出信號電壓。

2036 型電子擺傳感器主要檢測左右鋼軌高度差，在直道上用于測量左右鋼軌是否水平，彎道上用于檢測超高量，適用于D08-32、D09-32 型搗固車、WD-320 型動力穩(wěn)定車及D08-475 型岔道搗固車等大型養(yǎng)路機械。電子擺傳感器工作時利用一擺錘，在重力作用下，當(dāng)鋼軌左右有高度差時擺錘偏轉(zhuǎn)一角度，與擺錘共軸的電位器也相應(yīng)偏轉(zhuǎn)同樣角度，電位器輸出一微小電壓，再經(jīng)過線性放大后作為電子擺輸出。2111A 型電子擺傳感器測量鋼軌的橫向超高或水平度，工作原理與2036 型電子擺傳感器類似，主要用在DWL-48 穩(wěn)定車上。

2013 型大抄平傳感器用于測量軌道前后的坡度量即縱向高度差，適用于D09-32 型搗固車等大型養(yǎng)路機械，采用高精度電位器及各種精密加工零部件組成傳感器的核心，線性度好、性能穩(wěn)定、精度高。2013 型大抄平傳感器分左右型二種，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，但平衡框架安裝方向相反。2013 型大抄平傳感器安裝在搗固車頂端上部，左右各裝一臺，互相獨立，通過傳感器平衡框架上的滑塊與搗固車上端張緊鋼絲繩聯(lián)接，張緊鋼絲繩上下運動拖動抄平傳感器平衡框架轉(zhuǎn)動，按一定比例同時通過同步帶和離合器，拽動電位器一起轉(zhuǎn)動，輸出信號電壓。2044 型抄平傳感器也用于測量軌道前后的坡度量即縱向高度差，適用于D08-32 型搗固車等大型養(yǎng)路機械，測量原理及功能與2013 型大抄平傳感器類似。1064型小抄平傳感器與2013、2044 型一樣用于測量軌道前后的高度差即縱向坡度值，適用于WD-320 型線路動力穩(wěn)定車等大型養(yǎng)路機械。1064 型小抄平傳感器分別安裝在穩(wěn)定車的左右側(cè)，互相獨立。穩(wěn)定車的兩根長立柱下端分別置于前后測量小車上，上端張緊一根鋼絲繩。該傳感器通過搖臂上的滑塊與鋼絲繩相聯(lián)，當(dāng)立柱上下運動時，搖臂隨之上下擺動，按一定比例拖動傳感器電位器轉(zhuǎn)動，輸出信號電壓。不同車型使用大機傳感器的型號及數(shù)量如表1 所示。

表1 不同車型使用大機傳感器的型號及數(shù)量

4 抄平起撥道搗固車傳感檢測實訓(xùn)系統(tǒng)方案設(shè)想

抄平起撥道搗固車是鐵路大型養(yǎng)路機械專業(yè)的一門核心課程，傳感檢測系統(tǒng)在搗固車作業(yè)中起著舉足輕重的作用。如何讓學(xué)生熟悉掌握搗固車的自動檢測過程，建一個抄平起撥道搗固車傳感檢測模擬實訓(xùn)室至關(guān)重要。目前傳感檢測實訓(xùn)室主要為通用型、模塊化的驗證型設(shè)備，通過實驗驗證各類常用傳感器的原理與特性，缺乏大機專用傳感器，無法進行抄平、起撥道、搗固作業(yè)的參數(shù)采集和模擬檢測。目前還沒有廠家供應(yīng)大型養(yǎng)路機械的傳感檢測實訓(xùn)設(shè)備。這些傳感器針對工務(wù)機械段專用車型，價格比較貴，需要安裝在搗固車上結(jié)合控制系統(tǒng)及鐵路軌道才能發(fā)揮作用，或者配備專用大機檢測試驗臺對各類大機傳感器進行測試。

建一個大機傳感器模擬檢測實訓(xùn)室，能夠在沒有作業(yè)車及控制系統(tǒng)配合的情況下，實現(xiàn)搗固頭作業(yè)深度檢測、搗固頭擺動角度、曲線線路的矢距測定、左右鋼軌高度差的檢測、軌道的縱向超高量檢測、信息反饋及報警等功能的搗固車作業(yè)傳感檢測模擬采集系統(tǒng)。設(shè)想采用固定支架固定大機傳感器，加入代替軌道的被測對象，帶動傳感器中電位器運動，采用信號采集卡將傳感器電信號采集到終端顯示器，模擬傳感器在搗固車作業(yè)過程中的信號轉(zhuǎn)換過程，讓學(xué)生更進一步理解大機傳感器的重要作用。抄平起撥道搗固車傳感檢測模擬實訓(xùn)室建成后可讓學(xué)生在實訓(xùn)室親自體驗搗固車作業(yè)中各項信號的采集、處理與顯示，實現(xiàn)理論知識、操作技能及現(xiàn)場作業(yè)的有機結(jié)合。

［1］傅文智，等.抄平起撥道搗固車［Z］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［2］雷成偉.大型養(yǎng)路機械工作裝置故障應(yīng)急預(yù)案［Z］.北京:中國鐵道出版社，2011.