關(guān)于地鐵盾構(gòu)管片機(jī)構(gòu)通用剎車模塊的研究

趙軍軍

（中鐵一局城軌公司，江蘇無錫 214104）

0 引言

雙軌梁系統(tǒng)作為地鐵盾構(gòu)的起重運輸設(shè)備，主要將盾構(gòu)管片從一號臺車運輸至喂片機(jī)，銜接拼裝機(jī)的管片拼裝工作。海瑞克盾構(gòu)機(jī)的雙軌梁系統(tǒng)兩側(cè)均配置有提升裝置和行走裝置，其提升電機(jī)和行走電機(jī)均配置有剎車模塊，兩者型號各異，不可通用。若此剎車模塊損壞，國內(nèi)并沒有專門的生產(chǎn)廠家，只有采購昂貴的原裝配件。市場上行走、提升電機(jī)剎車模塊單價均在2000 元人民幣左右，且供貨周期長，給使用項目部帶來一定的采購困難，嚴(yán)重影響施工工期。

1 提升和行走通用模塊研究

提升和行走的通用剎車模塊，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的剎車控制電路（圖1）。剎車控制電路包括用于在提升電機(jī)或行走電機(jī)處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，為剎車線圈提供脈動直流電壓的第1 半波降壓整流電路，以及用于在提升電機(jī)或行走電機(jī)處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時為剎車線圈提供脈動直流電壓的第2 半波降壓整流電路；第1 半波降壓整流電路包括快速恢復(fù)二極管D1 和D2，D1 的陽極為整流電路的電壓輸入端IN1，D2 的陽極與D1 的陰極連接，D2 的陰極與剎車線圈的一端連接；第2 半波降壓整流電路包括快速恢復(fù)二極管D5 和D6，D5 的陽極為整流電路的電壓輸入端IN2，D6 的陽極與D5 的陰極連接，D6 的陰極與剎車線圈的一端連接；剎車線圈的另一端通過導(dǎo)線引出且將引出導(dǎo)線作為第1、第2半波降壓整流電路的公用線L。

剎車控制電路還包括濾波電路，濾波電路包括串聯(lián)后接在D1 的陽極與第1、第2 半波降壓整流電路的公用線L 之間的電容C1 和電容C2，以及串聯(lián)后接在D5 的陽極與公用線L 之間的電容C4 和電容C3。電容C1、電容C2、電容C3 和電容C4 主要用于吸收剎車控制電路中的峰值電壓，濾掉剎車控制電路的100 kHz 的高頻干擾因素，使后面的電壓波形更干凈。

圖1 提升和行走的通用剎車模塊原理

剎車控制電路還包括剎車線圈保護(hù)電路，保護(hù)電路包括穩(wěn)壓二極管D3 和D4，D3 的陽極與公用線L 連接，D4 的陽極與D3 的陰極連接，D4 的陰極與剎車線圈的一端連接。電路4 還包括串聯(lián)的電容C7 和C8，C7 和C8 串聯(lián)后的連接端與D4 的陽極連接，C7 和C8 串聯(lián)后C7 的一端與D3 的陽極連接，C7和C8 串聯(lián)后C8 的一端與D4 的陰極連接。C7 和C8 均為高頻電容。通過設(shè)置C7 和C8，能夠在正半周時讓穩(wěn)壓二極管D3和D4 快速響應(yīng)，提高因瞬時功率而產(chǎn)生的損耗，同時又減少了因正半周時的尖峰沖擊導(dǎo)致的連續(xù)損傷的加速電路，能夠保護(hù)D3 和D4。

第1 半波降壓整流電路還包括串聯(lián)的電容C5 和C6，C5 和C6 串聯(lián)后的連接端與D2 的陽極連接，C5 和C6 串聯(lián)后C5 的一端與D1 的陽極連接，C5 和C6 串聯(lián)后C6 的一端與D2 的陰極連接。C5 和C6 均為高頻電容。通過設(shè)置C5 和C6，能夠在正半周時讓D1 和D2 快速響應(yīng)，提高因瞬時功率而產(chǎn)生的損耗，同時又減少了因正半周時的尖峰沖擊導(dǎo)致的連續(xù)損傷的加速電路，能夠保護(hù)D1 和D2。

第2 半波降壓整流電路還包括串聯(lián)的電容C9 和C10，C9和C10 串聯(lián)后的連接端與D6 的陽極連接，C9 和C10 串聯(lián)后C9 的一端與D5 的陽極連接，C9 和C10 串聯(lián)后C10 的一端與D6 的陰極連接。C9 和C10 均為高頻電容。通過設(shè)置C9 和C10，能夠在正半周時讓D5 和D6 快速響應(yīng)，提高因瞬時功率而產(chǎn)生的損耗，同時又減少了因正半周時的尖峰沖擊導(dǎo)致的連續(xù)損傷的加速電路，能夠保護(hù)D5 和D6。

2 提升和行走的通用剎車模塊應(yīng)用及效果檢查

使用時，電壓輸入端IN1 和電壓輸入端IN2 均與提升電機(jī)或行走電機(jī)的供電電路的正極連接，公用線L 與提升電機(jī)或行走電機(jī)的供電電路的負(fù)極連接。當(dāng)提升電機(jī)或行走電機(jī)處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，對快速恢復(fù)二極管D1 和快速恢復(fù)二極管D2 加正向電壓使速恢復(fù)二極管D1 和快速恢復(fù)二極管D2 導(dǎo)通，電流經(jīng)過快速恢復(fù)二極管D1 和快速恢復(fù)二極管D2，輸出脈動直流電壓到剎車線圈，剎車線圈產(chǎn)生磁力使剎車處于打開狀態(tài)，電流回到公用線L，當(dāng)提升電機(jī)或行走電機(jī)處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，對快速恢復(fù)二極管D5 和快速恢復(fù)二極管D6 加正向電壓使快速恢復(fù)二極管D5 和快速恢復(fù)二極管D6 導(dǎo)通，電流經(jīng)過快速恢復(fù)二極管D5 和快速恢復(fù)二極管D6 輸出脈動的直流電壓到剎車線圈，剎車線圈產(chǎn)生磁力使剎車處于打開狀態(tài)，電流回到公用線L。

另外，當(dāng)剎車控制電路中電壓＜200 V 時，穩(wěn)壓二極管D3和D4 處于截止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)剎車控制電路中電壓＞200 V 時，D3 和D4 處于導(dǎo)通狀態(tài)，起到了保護(hù)剎車線圈作用。

提升電機(jī)處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的轉(zhuǎn)速為2820 r/min，提升速度為6.3 m/min；提升電機(jī)處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的轉(zhuǎn)速為710 r/min，提升速度為1.5 m/min。行走電機(jī)處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的轉(zhuǎn)速為2750 r/min，行走速度為25 m/min；行走電機(jī)處于低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時的轉(zhuǎn)速為420 r/min，行走速度為4 m/min。

3 總結(jié)

提升和行走的通用剎車模塊結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)方便；能夠在盾構(gòu)機(jī)行走電機(jī)和提升電機(jī)間通用，有效減少了施工項目部庫房備件的數(shù)量和種類。通用剎車模塊相比現(xiàn)有技術(shù)，減少了一個交流接觸器，降低了故障率。在實際施工現(xiàn)場，環(huán)境條件較惡劣，交流接觸器的觸點經(jīng)常性接觸不良，容易缺相，燒毀電機(jī)和剎車線圈。雙軌梁的多芯電纜易損壞，主要由于多芯電纜一直在運動且單芯的電壓較高，使用通用剎車模塊能夠減少使用芯數(shù)，增加備用芯，利于更換損壞芯。同時，提升和行走的通用剎車模塊成本為幾十元人民幣，極大降低了剎車裝置的成本。