RGH20C型道岔打磨列車走行傳動(dòng)系統(tǒng)研究

趙建設(shè)

(鄭州鐵路局鄭州工務(wù)機(jī)械段，河南 鄭州 450000)

RGH20C型道岔打磨列車是由美國HTT公司生產(chǎn)，用于道岔上鋼軌的打磨，以消除長期使用后鋼軌形成的肥邊、波浪磨耗、魚鱗紋等病害，達(dá)到延長鋼軌使用壽命，提高列車通過的平穩(wěn)性、舒適性的目的。該車自帶走行傳動(dòng)動(dòng)力，在這里主要對(duì)其走行傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究。

RGH20C道岔打磨車的兩節(jié)車都具有獨(dú)立動(dòng)力，每節(jié)車的后轉(zhuǎn)向架，即整車靠中間的兩套轉(zhuǎn)向架是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向架，每套轉(zhuǎn)向架上各有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，兩套動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)和控制完全相同，驅(qū)動(dòng)軸不能獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，這與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有關(guān)。

1 走行液壓系統(tǒng)組成元件

(1)走行液壓泵。每根驅(qū)動(dòng)軸都有一臺(tái)單獨(dú)的液壓泵驅(qū)動(dòng)，液壓泵上設(shè)計(jì)有補(bǔ)油泵，補(bǔ)償系統(tǒng)壓力。

(2)液壓馬達(dá)。每根驅(qū)動(dòng)軸都有一臺(tái)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)液壓馬達(dá)由一臺(tái)液壓泵驅(qū)動(dòng)，液壓馬達(dá)與驅(qū)動(dòng)齒輪箱相連，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的輸出。

(3)控制元件。包括壓力閥、流量閥、限壓閥和方向閥等，它們的作用是根據(jù)需要對(duì)液壓系統(tǒng)中液壓油的壓力、流量和流向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

(4)輔助元件。包括壓力表、濾油器、冷卻器、管件及油箱等。

(5)工作介質(zhì)。工作介質(zhì)采用的是FR－46液壓油，具有阻燃、抗磨特點(diǎn)。

2 走行系統(tǒng)構(gòu)成

每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)通過分動(dòng)齒輪箱驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)走行液壓泵，每臺(tái)走行液壓泵驅(qū)動(dòng)一臺(tái)雙向變量液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)一根動(dòng)軸，提供走行、作業(yè)運(yùn)行動(dòng)力。

單節(jié)車液壓走行系統(tǒng)采用封閉式液壓形式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單節(jié)車液壓走行系統(tǒng)框圖

(1)液壓驅(qū)動(dòng)方式和工作原理與PGM－48型線路打磨列車相同，只是每根軸由一臺(tái)走行液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)(左側(cè)虛線框)。

(2)四輪驅(qū)動(dòng)控制閥用來平衡同一動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上兩根軸的壓力。右側(cè)虛線框圖內(nèi)顯示的是道岔打磨列車四輪驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，四輪驅(qū)動(dòng)控制閥為常閉位，兩根驅(qū)動(dòng)液壓泵的高壓油路通過四輪驅(qū)動(dòng)控制閥接通，平衡泵的輸出壓力，然后驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)液壓馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)。當(dāng)一根軸出現(xiàn)空轉(zhuǎn)打滑時(shí)，由于車輪空轉(zhuǎn)導(dǎo)致系統(tǒng)壓力降低，為了減少兩根軸的驅(qū)動(dòng)壓力損失，四輪驅(qū)動(dòng)控制閥關(guān)閉。

3 走行系統(tǒng)的電液控制結(jié)構(gòu)

道岔打磨列車的走行系統(tǒng)與jupiter計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合起來，通過jupiter計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來控制整個(gè)液壓走行系統(tǒng)(如圖2)。

圖2 走行系統(tǒng)電液控制結(jié)構(gòu)

道岔打磨列車走行系統(tǒng)的控制比較簡(jiǎn)單，單車的控制是通過jupiter計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模塊控制和監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的。兩節(jié)車的連掛運(yùn)行是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)通過網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)的。

4 走行系統(tǒng)的控制

如圖2所示，以1號(hào)車走行控制為例:1號(hào)車jupiter計(jì)算機(jī)(JAM)接受操作人員通過走行控制手柄(連接到5號(hào)CAN模塊)輸入的命令，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部分析操作人員所需的行駛速度，同時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)通過CAN11模塊控制兩臺(tái)液壓泵上的比例電磁閥，達(dá)到控制液壓泵的排量、輸出油壓和方向的目的。液壓泵輸出的壓力油經(jīng)過限壓閥和安全閥之后，經(jīng)過四輪驅(qū)動(dòng)控制閥平衡兩臺(tái)液壓泵的輸出壓力，然后經(jīng)液壓管路輸入給與車軸齒輪箱相連的兩臺(tái)液壓馬達(dá)。同時(shí)，CAN12模塊也根據(jù)計(jì)算機(jī)輸入的信息，控制安裝在液壓馬達(dá)上的比例電磁閥，達(dá)到控制液壓馬達(dá)排量和轉(zhuǎn)速的目的。這樣，在液壓泵輸出的高壓油液的驅(qū)動(dòng)下，液壓馬達(dá)開始旋轉(zhuǎn)，并通過驅(qū)動(dòng)齒輪箱驅(qū)動(dòng)車軸轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)車輛走行。

安裝在液壓泵上的兩個(gè)壓力傳感器將測(cè)量的油壓值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過CAN13模塊傳輸?shù)絡(luò)upiter計(jì)算機(jī);jupiter計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的前端軸和后端軸的油壓信號(hào)數(shù)據(jù)，分析對(duì)比兩根驅(qū)動(dòng)軸的高壓壓力差是否在所設(shè)定的范圍內(nèi)，以控制是否切斷四輪驅(qū)動(dòng)。假設(shè)在運(yùn)行中，出現(xiàn)了前端軸車輪空轉(zhuǎn)打滑，后端軸車輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)分別裝在兩臺(tái)液壓泵上的壓力傳感器的壓力值計(jì)算壓力差，當(dāng)壓力差超過設(shè)定值時(shí)(四輪驅(qū)動(dòng)壓力設(shè)置值)，自動(dòng)關(guān)閉四輪驅(qū)動(dòng)控制閥，切斷前端軸與后端軸的液壓系統(tǒng)油路連接，此時(shí)，兩根軸的驅(qū)動(dòng)是完全獨(dú)立的。由于前端軸車輪空轉(zhuǎn)打滑，驅(qū)動(dòng)壓力損失，而后端軸沒有出現(xiàn)空轉(zhuǎn)打滑，則后端軸可以繼續(xù)保證正常的驅(qū)動(dòng)壓力，這樣就避免了后端軸液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)壓力的損失。當(dāng)前端軸空轉(zhuǎn)打滑消失后，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)分別裝在兩臺(tái)液壓泵上的壓力傳感器的壓力值計(jì)算壓力差，當(dāng)壓力差小于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)開啟四輪驅(qū)動(dòng)控制閥，接通前端軸與后端軸的液壓系統(tǒng)油路連接，此時(shí)，兩根軸的驅(qū)動(dòng)壓力又達(dá)到相互平衡，實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)。

道岔打磨列車兩車連掛后的走行控制是通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制連接實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動(dòng)壓力的匹配也是電腦自動(dòng)調(diào)整，不需要人工設(shè)定。

道岔打磨列車的兩車的動(dòng)力轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)是一樣的。在走行系統(tǒng)電控網(wǎng)絡(luò)中，走行jupiter計(jì)算機(jī)為控制中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，協(xié)調(diào)各軸的泵和馬達(dá)的輸出功率近似一致，避免某個(gè)馬達(dá)因扭矩過大而造成損壞或損壞相關(guān)控制閥和管路，有效地保護(hù)液壓系統(tǒng)。

RGH20C型道岔打磨車是我局也是我國第一個(gè)由HTT公司引進(jìn)的先進(jìn)的自動(dòng)化打磨設(shè)備，已廣泛應(yīng)用于我局各個(gè)支干線的作業(yè)施工，它比之原來的人工打磨具有高效性、連續(xù)性、平順性以及對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求低等許多優(yōu)點(diǎn)，并逐漸應(yīng)用于高速線路、地鐵的打磨施工，打磨施工已經(jīng)在鐵路線路維護(hù)中擔(dān)任了越來越重要的角色。

［1］汪奕.鋼軌打磨列車［M］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［2］姜繼海.液壓傳動(dòng)［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

［3］毛必顯.大型養(yǎng)路機(jī)械電子電路技術(shù)基礎(chǔ)［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2005.