鋼軌銑磨車“作業(yè)工況”下脫檔操作的典型問題分析及改進

劉源 李笑顏 劉晨光

摘 要：本文主要介紹了某項目配屬的鋼軌銑磨車在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)“作業(yè)工況”下操作“被拖拽模式”會導(dǎo)致自行離合器在作業(yè)離合器接合時動作以致“卡死”的現(xiàn)象。詳細介紹了車輛工況轉(zhuǎn)換的控制原理，并提出了可行的解決方案。

關(guān)鍵詞：鋼軌銑磨車;作業(yè)工況;脫檔

中圖分類號：U216.65 文獻標(biāo)識碼：A

某項目配屬的鋼軌銑磨車在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)“作業(yè)工況”下操作“被拖拽模式”會導(dǎo)致自行離合器在作業(yè)離合器接合時動作以致“卡死”，此時，只有取消“被拖拽模式”并收車重起才能恢復(fù)。在操作人員誤操作的情況下，會嚴重影響施工作業(yè)的正常進行，同時，此種現(xiàn)象也間接說明車輛控制程序存在導(dǎo)致離合器“卡死”的可能。

1 車輛介紹

鋼軌銑磨車是用于線路鋼軌整修而無需拆除鋼軌道岔等附屬設(shè)備的特殊作業(yè)車輛，主要用于清除鋼軌碾壓層、去除軌頭踏面病害（微裂紋）、整修鋼軌縱向和橫向廓形以及軌頭預(yù)防性維護。車下共有3個二軸轉(zhuǎn)向架，分別為轉(zhuǎn)向架C1、C2、C3，轉(zhuǎn)向架C1、C2為動力轉(zhuǎn)向架，通過軸變速箱以靜液壓力驅(qū)動，轉(zhuǎn)向架C3為非動力轉(zhuǎn)向架。

2 車輛工況轉(zhuǎn)換控制原理

鋼軌銑磨車一共有3種工況，即拖拽工況、轉(zhuǎn)場工況、作業(yè)工況。拖拽工況是指車輛被無動力拖拽的工況，此時自行離合器和作業(yè)離合器均分離;轉(zhuǎn)場工況是指車輛不進行銑磨作業(yè)下自行走的工況，此時自行離合器接合;作業(yè)工況是指車輛進行銑磨作業(yè)的工況，此時自行離合器和作業(yè)離合器均接合。車輛工況的轉(zhuǎn)換是通過車輛PLC控制電磁閥，繼而控制相應(yīng)的液壓閥門動作來完成的。這里以其中1根動力軸（記為軸1）為例，介紹轉(zhuǎn)場工況與拖拽工況、作業(yè)工況相互轉(zhuǎn)換的控制原理。

當(dāng)軸1由轉(zhuǎn)場工況轉(zhuǎn)換為拖拽工況時，9A4101模塊的A10.0點位輸出低電平，A10.1點位輸出高電平，使得+UG1-9Y4101電磁閥失電、+UG1-9Y4102電磁閥得電（如圖1所示），液壓閥門閥芯動作使得自行液壓油缸伸出，推動自行離合器分離，從而完成由轉(zhuǎn)場工況到拖拽工況的轉(zhuǎn)換。反之同理。

當(dāng)軸1由轉(zhuǎn)場工況轉(zhuǎn)換為作業(yè)工況時，9A4111模塊的A11.0點位輸出高電平，使得+UG1-9Y4111電磁閥得電（如圖2所示），液壓閥門閥芯動作使得作業(yè)液壓油缸收回，推動作業(yè)離合器接合，從而完成由轉(zhuǎn)場工況到作業(yè)工況的轉(zhuǎn)換。反之則是通過液壓閥門閥芯復(fù)位彈簧的作用。

3 車輛脫檔操作

車輛脫檔是指將車輛由作業(yè)工況或轉(zhuǎn)場工況轉(zhuǎn)換為拖拽工況，一般用于車輛故障需被牽引車救援的情況。該項目配屬的鋼軌銑磨車配備了自動脫檔功能，由液壓油缸、液壓閥門、控制程序及數(shù)字和類比狀態(tài)顯示組成，相關(guān)原理在車輛工況轉(zhuǎn)換控制原理部分已作介紹，操作人員在HMI上選擇脫檔時，程序控制相應(yīng)的液壓閥門動作，液壓油缸將離合器置于正確位置。

當(dāng)車輛為“轉(zhuǎn)場工況”時，在HMI上點擊“被拖拽模式”按鈕即可進行自動脫檔;當(dāng)車輛為“作業(yè)工況”時，需將工況轉(zhuǎn)換為“轉(zhuǎn)場工況”，再按照“轉(zhuǎn)場工況”下的操作流程進行操作。而當(dāng)車輛為“作業(yè)工況”時，直接在HMI上點擊“被拖拽模式”按鈕，此時作業(yè)離合器未分離，在兩個離合器同時接合自鎖的狀態(tài)下，自行離合器動作會導(dǎo)致兩個離合器均無法分離，即“卡死”。由于兩個液壓油缸都處于動作未到位狀態(tài)，有作用力施加于液壓油缸座，無法手動拆除，只能收車重起，而鋼軌銑磨車正常收車并重起需要5-10分鐘的時間，對于時間較短的天窗施工作業(yè)有一定的影響。同時，此種現(xiàn)象的存在也說明車輛控制程序存在導(dǎo)致離合器“卡死”的可能，如果是車輛控制故障直接導(dǎo)致的“卡死”，則可能對故障處理和車輛救援造成較大的影響。

4 解決方案

針對上述現(xiàn)象，避免自行離合器在作業(yè)離合器接合時動作是最根本的解決方案，最直接的處理方案是更新車輛控制程序，但是受限于程序的修改需要進行整體的安全性評估。而另一種可行的方案是對外圍控制電路進行改進，但是又不能影響車輛控制邏輯。

考慮到A10.0和A10.1點位為程序控制總為相反狀態(tài)，我們可以做出簡化，只考慮A10.1點位的狀態(tài)，通過梳理車輛工況轉(zhuǎn)換控制原理、離合器“卡死”的原因以及脫檔操作的實際情況，我們可以得出（PLC輸出點位輸出高電平記為+，輸出低電平記為-），當(dāng)A11.0-時，A10.1+/A10.1-均可行;當(dāng)A11.0+時，A10.1-可行，A10.1+不可行。所以我們可以在A11.0輸出控制線路的+UG1-9Y4111電磁閥前設(shè)置控制繼電器（記為K101），在A10.1輸出控制線路的+UG1-9Y4102電磁閥前設(shè)置常閉觸點。

根據(jù)改進后的控制電路，在作業(yè)工況下，A11.0點位輸出高電平，繼電器K101得電，A10.1輸出控制線路上的常閉觸點斷開，即使此時操作“被拖拽模式”，+UG1-9Y4102繼電器不能得電，對應(yīng)的液壓閥門閥芯也無法動作，也就避免了離合器“卡死”情況的出現(xiàn)。

5 結(jié)語

通過對鋼軌銑磨車在脫檔操作中發(fā)現(xiàn)的問題的深入分析，給出了可行的解決方案，避免了對車輛控制程序的改動，保障了車輛施工作業(yè)的安全可靠?？傊?，保證車輛自動化及安全相關(guān)控制回路的完善是不斷進步的方向，在實現(xiàn)自動化、智能化的同時，也要充分保證系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻：

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