搗固作業(yè)夾持時(shí)間控制

言建文　陳曦

摘 要：搗固裝置是搗固車的最主要工作裝置，用于搗固鋼軌兩側(cè)的枕底道碴，提高枕底道碴的密實(shí)度，并與起撥道裝置相配合，消除軌道高低不平，增強(qiáng)軌道的穩(wěn)定性。搗固裝置的工作直接影響作業(yè)的質(zhì)量和效率?，F(xiàn)行搗固車作業(yè)時(shí)，給定的夾持時(shí)間長短，不同單位，不同車型之間差異較大。本文通過原理分析，定義了時(shí)間長短和控制方法，引導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化搗固作業(yè)，提高線路作業(yè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：搗固車 搗固作業(yè) 夾持時(shí)間

1 概述

搗固作業(yè)是有碴鐵路維修養(yǎng)護(hù)的重要方式，選擇合適的搗固參數(shù)，有利于提高線路質(zhì)量。其中最重要的作業(yè)參數(shù)是夾持時(shí)間，當(dāng)起道作業(yè)時(shí)，因?yàn)榻o定的基本起道量，作業(yè)后，軌枕會(huì)被抬起，軌枕底會(huì)形成空隙，這個(gè)空隙如果沒有被石碴填充，或石碴填充不密實(shí)，容易形成局部“空吊”，需要在搗固作業(yè)時(shí)，通過搗固振動(dòng)和搗固夾持作業(yè)，把軌枕邊緣的石碴擠壓到軌枕底部，填充軌枕底的空隙，讓道碴顆粒在夾持力和振動(dòng)作用下重新排列，提高道床的密實(shí)度，使道床的穩(wěn)定性更高，保證列車行駛安全。搗固振動(dòng)的頻率和夾持壓力每臺(tái)車基本是一樣的，那么搗固夾持時(shí)間參數(shù)在整個(gè)作業(yè)過程中就起決定性的作用。搗固夾持時(shí)間決定了軌枕底石碴的多少，石碴密實(shí)度，軌道線路是否能提供足夠的支撐力量，線路能保持優(yōu)良的時(shí)間長短。

已有的技術(shù)資料介紹，同時(shí)大家經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，夾持時(shí)間選擇0檔時(shí)，搗固夾持時(shí)間為0，每增加一檔時(shí)間加大200ms;本文通過原理分析和示波器實(shí)測(cè)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)有一定的偏差。

2 實(shí)驗(yàn)過程

搗固夾持時(shí)間是由操作人員根據(jù)線路實(shí)際情況選擇輸入的，有0-9共10個(gè)檔位可選擇，具體每個(gè)檔位選擇的延時(shí)時(shí)間，下面具體對(duì)比分析模擬車和網(wǎng)絡(luò)車的實(shí)現(xiàn)過程。

以08-475模擬車搗固夾持時(shí)間為示例：搗固夾持時(shí)間控制電路在程控主機(jī)板中，如下圖示意：

搗固下插作業(yè)時(shí)，當(dāng)左右搗固裝置都到達(dá)下位時(shí)，開始執(zhí)行搗固延時(shí)程序，搗固延時(shí)控制電路主要由555定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)。相關(guān)延時(shí)部分電路簡化如圖2。

555定時(shí)電路工作原理，圖1中有兩個(gè)比較器C1、C2，搗固延時(shí)程序開始時(shí)，Q7輸出高電平，比較器C2中Vc2電壓為Vcc，VR2電壓為1/3Vcc，C2輸出高電平;Vc0電壓為2/3Vcc；當(dāng)搗固延時(shí)程序開始時(shí)，TH電壓慢慢變大，當(dāng)TH電壓大于Vc0時(shí)，C1輸出低電平；VO輸出低電平，搗固延時(shí)結(jié)束，Q7變?yōu)榈碗娖?。電容與第7腳之間有一個(gè)電阻，搗固延時(shí)結(jié)束后，能把電容上存儲(chǔ)的電量通過7腳釋放掉。

依圖2中555定時(shí)電路，它的定時(shí)時(shí)間可通過公式計(jì)算得到，T=1.1*R*C，T的單位為秒，R單位為歐姆，C單位為F。電路中電阻R可由作業(yè)人員通過0-9檔位選擇從22.1K-120K變化，電路中電容C是14.7uF固定不變的。

搗固延時(shí)選擇不同檔時(shí)，VH電壓變化如下所示：

測(cè)試對(duì)象為08-475程控主機(jī)板，實(shí)測(cè)值因?yàn)樽x數(shù)和電阻電容的偏差，與計(jì)算值存在微小差異；

所有模擬搗固車的搗固延時(shí)電路由上述555電路構(gòu)成，它們的延時(shí)時(shí)間對(duì)應(yīng)上表的檔位選擇。

3 實(shí)際工作情況

株所版網(wǎng)絡(luò)搗固車主要有四個(gè)車型，每個(gè)車輛的開發(fā)人員不一樣，因此搗固延時(shí)的工作方式稍有區(qū)別。它們的共同點(diǎn)是，由兩個(gè)參數(shù)共同決定延時(shí)時(shí)間。參數(shù)0，選擇0檔時(shí)的延時(shí)時(shí)間；參數(shù)1，設(shè)置每檔變化幅度。延時(shí)時(shí)間T=參數(shù)0+k*參數(shù)1，K為選擇的檔位；根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合電路分析，模擬車參數(shù)0為357ms，參數(shù)1為180ms。

1、08車通過JS11.21設(shè)置參數(shù)0，設(shè)置的數(shù)值*5，為實(shí)際ms；JS11.43設(shè)置參數(shù)1，設(shè)置的數(shù)值*5，為實(shí)際ms。正確的的參數(shù)0設(shè)置為71，參數(shù)1設(shè)置為38。

2、09車通過JS11.55設(shè)置參數(shù)0，參數(shù)1程序固化為200ms。

3、08-475通過定時(shí)參數(shù)中第34項(xiàng)設(shè)置參數(shù)1，參數(shù)0程序固化為定時(shí)參數(shù)中第34項(xiàng)設(shè)置值。

4、DWL-48通過Q0F0定時(shí)參數(shù)設(shè)置參數(shù)0，設(shè)置值除以2.5為實(shí)際值ms，參數(shù)1程序固化為200ms。

不同的車輛，因?yàn)樵O(shè)置參數(shù)差異，選擇相同的檔位，夾持時(shí)間可能有較大的差異。

搗固夾持作業(yè)時(shí)常用檔位選擇2、3、4檔，網(wǎng)絡(luò)車和模擬車的時(shí)間有一定差異，對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，使不同車輛在2、3、4檔作業(yè)時(shí)，偏差盡可能小。優(yōu)化后的參數(shù)如表２：

黃色格為優(yōu)化后的建議參數(shù)，橙色格為軟件固化不能修改的參數(shù)。當(dāng)前國鐵集團(tuán)工電部機(jī)械設(shè)備處對(duì)搗固車搗固夾持時(shí)間的要求是：夾持時(shí)間：0.8s～1.0s，對(duì)應(yīng)3～4檔，修改后的參數(shù)能滿足作業(yè)控制要求，同時(shí)又能與模擬車設(shè)置保持基本一致。

4 實(shí)際應(yīng)用

搗固夾持時(shí)間選擇長短，短期作業(yè)精度影響較小，即使選擇0檔，也有一定的夾持時(shí)間，曾經(jīng)在dwl-48網(wǎng)絡(luò)車上發(fā)生過一次故障，DO模塊外部輸入的24V電源故障，造成右側(cè)的搗鎬完全沒有夾持動(dòng)作，左側(cè)正常夾持，經(jīng)過穩(wěn)定作業(yè)后，人工用道尺復(fù)測(cè)水平正常，隔天晚上，檢測(cè)到的TQI值2.8，與其它線路段對(duì)比，TQI沒有明顯區(qū)別，事后分析，雖然右側(cè)沒有夾持動(dòng)作，但當(dāng)搗固下插和振動(dòng)時(shí)，還是有部分石碴進(jìn)入到軌枕底，短期內(nèi)能支撐軌道的穩(wěn)定，但線路運(yùn)營一段時(shí)間后，可能線路質(zhì)量變化較快，線路能保持穩(wěn)定的狀態(tài)較短。

搗固夾持動(dòng)作有兩個(gè)條件，其一是夾持時(shí)間，依靠搗固夾持的作用把軌枕底石碴空隙填充滿，需要一定的時(shí)間，時(shí)間太短，軌枕底部的空隙無法有效填充滿，夾持時(shí)間太長也不合適，會(huì)降低搗固作業(yè)速度?，F(xiàn)有我國鐵路道床大部分是石灰?guī)r道碴，石灰?guī)r強(qiáng)度較低、易粉碎，遇水容易板結(jié)，板結(jié)后搗固下插困難，作業(yè)效率降低，搗固夾持時(shí)間長，會(huì)加快道碴的破碎和粉化速度，縮短道碴使用壽命，因此需要選擇合適的夾持時(shí)間，即經(jīng)濟(jì)又能保證搗固作業(yè)質(zhì)量。在保障作業(yè)質(zhì)量的前提下，搗固夾持這個(gè)時(shí)間宜短不宜長。

搗固夾持另一個(gè)條件是恒定的夾持壓力，當(dāng)來自石碴的阻力等于夾持壓力時(shí)，夾持油缸停止動(dòng)作。正常情況下，夾持壓力會(huì)大于阻力，因此可以看到夾持油缸有明顯的動(dòng)作。有的線路有板結(jié)情況，搗固下插困難，夾持沒有明顯效果，這種線路很難保證作業(yè)效果和線路維持時(shí)間。

搗固夾持的作用是使石碴填充滿軌枕底的空隙，同時(shí)使軌枕底石碴密實(shí)，要達(dá)到質(zhì)量效果，夾持油缸必須有一定的伸縮距離，我們可以用這個(gè)伸縮距離指標(biāo)衡量搗固夾持作用的效果。根據(jù)現(xiàn)場使用經(jīng)驗(yàn)反饋，一次搗固作業(yè)時(shí)，這個(gè)距離3-5cm為宜。對(duì)應(yīng)夾持時(shí)間檔位選擇3-4檔，單鍘鎬尖的移動(dòng)距離為525mm-875mm。較短的距離可能只是軌枕底兩側(cè)部分空隙填充了石碴，軌枕中心下方可能是空的。短期來看，可能沒有區(qū)別，長期來看，可能沒有填充滿石碴的線路TQI變化得更快。如圖5。

當(dāng)前鐵道線路主要有兩類，快速線路軌間距600mm，軌枕類型多為Ⅲ型，軌枕寬度280，搗固作業(yè)時(shí)，石碴阻力大，搗固夾持需要更長的時(shí)間，根據(jù)工務(wù)人員多年的工作經(jīng)驗(yàn)，搗固夾持檔位選擇4，夾持時(shí)間1.1秒，既能滿足作業(yè)質(zhì)量要求，作業(yè)速度又有保證，是一種經(jīng)濟(jì)適用的選擇方案。當(dāng)前大機(jī)段用戶多數(shù)選擇這一檔位進(jìn)行搗固作業(yè)，也有的用戶選擇3檔作業(yè)，每分鐘能多搗固一次，作業(yè)速度快5-7%；對(duì)于作業(yè)質(zhì)量，這兩種選擇短期內(nèi)看不出有什么不同，需要后期對(duì)這兩個(gè)檔位進(jìn)行長期跟蹤分析，才能做出判斷，就理論分析來說，選擇4檔作業(yè)相對(duì)于3檔，能提高軌枕底石碴密實(shí)度，能使線路保持更長時(shí)間。

普通線路，軌間距570mm，軌枕類型多為Ⅱ型，軌枕寬度較窄，搗固深度淺，作業(yè)質(zhì)量要求稍低，搗固作業(yè)時(shí)，石碴阻力較小，搗固夾持時(shí)間可以減小，根據(jù)工務(wù)人員多年的工作經(jīng)驗(yàn)，搗固夾持檔位選擇3，夾持時(shí)間0.9秒。其它，如果連續(xù)軌間距較小的線路，使用了搗固加寬塊的場景，也可考慮選擇檔位3。

兩次搗固作業(yè)時(shí)，一般選擇2檔，夾持時(shí)間0.7秒，這種方式主要用在起道量大于20-25mm的線路，軌枕底部的空隙較大，第一次搗固作業(yè)把石碴擠壓到軌枕底部，第二次搗固使石碴更密實(shí)；從經(jīng)驗(yàn)來說，采用兩次搗固比采用一次搗固加長夾持時(shí)間效果好。第二次搗固時(shí)，石碴能快速填充稿稿窩，相比于只用一次搗固，能得到更多的石碴補(bǔ)充，搗固后，道床穩(wěn)定性更好；橋梁上、障礙物前后，鋼軌接頭前后等其它一些特殊情況，可能會(huì)用到兩次搗固，目的是為了軌枕底有更好的支撐效果。兩次搗固的作業(yè)速度較慢，非必要不要選擇這種作業(yè)方式。

三次搗固作業(yè)，作業(yè)條件同二次搗固，很少用到，夾持時(shí)間一般選擇2檔。

合適的搗固夾持時(shí)間選擇是做出高質(zhì)量線路的必要條件，了解了夾持時(shí)間的檔位控制方法，對(duì)作業(yè)人員有指導(dǎo)意義。對(duì)一些非常規(guī)的線路，如道床板結(jié)，石碴特別松軟，特別密實(shí)的線路等，需要依實(shí)際情況做出調(diào)整。對(duì)于新修建的線路，需要多次重復(fù)搗固作業(yè)，工作量大，作業(yè)速度快是首要目的，可以根據(jù)線路實(shí)際情況選擇低一檔位的夾持時(shí)間。但至少要選擇2檔。

上述主要描述單機(jī)作業(yè)模式，即線路只搗固作業(yè)一次；還有雙機(jī)配合作業(yè)方式，即前一臺(tái)搗固車作業(yè)完成后，后一臺(tái)車再搗固作業(yè)一次，相應(yīng)夾持時(shí)間的檔位選擇可考慮降低一檔，但雙搗時(shí)，至少選擇2檔，單搗時(shí)，至少選擇3檔。

5 結(jié)語

通過規(guī)范搗固夾持時(shí)間控制標(biāo)準(zhǔn)，夾持時(shí)間的輸入控制方法，來指導(dǎo)搗固作業(yè)過程，使搗固作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，提高線路作業(yè)質(zhì)量和延長維修線路的時(shí)間周期。通過規(guī)范搗固夾持時(shí)間控制，有利于我們對(duì)其它搗固作業(yè)條件進(jìn)行優(yōu)選，選擇出最合適的搗固作業(yè)過程控制方法，提高線路搗固作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)速度。

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