鐵路駕車機傳動系統控制探討

饒 恕

（武漢黎賽科技有限責任公司研發部，湖北 武漢430223）

當前，我國高鐵實現了跨越式的大發展，CRH1、CRH2、CRH3、CRH5陸續在各條線路上運行，且均保持較好的狀態，CRH6也即將投入運營。在這樣的一個大趨勢下，機械化的進程對鐵路大系統要求越來越高。鐵路駕車機的投入使用大大簡化了車輛檢測、拆卸、裝配以及維修等等工作量。上個世紀50年代國外就開始對鐵路駕車機進行研究和探索，德國ICE自1996年開始不解體維修。日本新干線在“轉向架檢修”時，同步架車推出待修轉向架。到了70年代，國內相繼對鐵路駕車機進行相關的技術研究，直到今天，鐵路駕車機系統得到不斷的優化和更新，正以更好的性能應用于各個鐵路各個廠修基地。由于高速列車檢修周期較短，高速列車的運行離不開高效率、高質量的工業作業流程，地坑式駕車機是其關鍵的技術力量之一。本文將著重探討鐵路駕車機傳動系統，針對其控制方案以及參數設計進行系統而全面的分析。

1 鐵路駕車機應用現狀

我國四大動車組檢修基地：北京、上海、武漢、廣州，人口流動密度大，高速列車運行不間斷的作業時間加長，鐵道部亦在這四大動車組檢修基地建立了相應的整列地坑式架車機。由于動車檢修基地三級修程中需對整列列車進行拆卸、裝配和維修，相應的基地都配有整列地坑式架車機。我國動車組系列編組方式為8輛編程或者16輛編組的方式，整列地坑式架車機的投入運用，在保證整列動車在不解除編組的前提下，實現了同步作業，大大地提高了檢修的效率，一定程度上也保證了高校的檢修質量及減少了工作量。到今年底，我國將有超過1 000輛動車投入運行，這意味著傳統的檢修方式已經不能滿足現行的需求，為了實現動車組三級修的高效進行，各動車所均采用鐵路駕車機進行相關的檢修作業，簡化操作工作量。

鐵路駕車機常有固定式和移動式兩種駕車機，例如廣州地鐵應用的駕車機同時采用這兩種駕車機方式進行相關作業，但從結構上看，固定式和移動式兩種駕車機相似，其中電氣控制系統負責架車機同步升降的功能，一般采用西門子公司的可編程控制器PLC控制系統，現行PLC控制器作為主控器，其安全系數較高，控制精度也相應較高，可操作性也較強。鐵路駕車機歷經50年的發展，技術等各方面均具有較強的能力，例如我國自行研制的S7-200系列電動駕車機，被廣泛應用在各檢修基地。

2 同步控制鐵路駕車機

我國自行研制的S7-200系列電動駕車機，采用同步控制系統，主要采用西門子的PLC作為主控器，其各方面性能均滿足市場需求和技術要求。鐵路上的電動架車機便于拆卸、裝配、修理，因此，駕車機便成了鐵路維修基地必不可少的專用檢修設備。鐵路架車機都是四臺為一組成套使用的。鐵路駕車機運動控制部分是其核心內容，精確有效的控制，將對檢測作業帶來很大程度上的便利。

現行的鐵路架車機，每臺單機主要有架升支撐構架、絲桿螺母驅動裝置、電氣控制系統自動計算各個絲桿的升降高度，并自動控制驅動電機啟動或停止，將同步誤差控制在一定范圍內。電氣控制系統還設置了多個安全防護裝置，防止錯誤操作設備，并能在緊急情況下停止工作。架車機在群組模式下工作時，要求主控制臺上的上升、下降按鈕應與現場單機上的確認按鈕功能嚴格對應，且同具有同步偏差累計功能。PLC技術在鐵路駕車機同步控制中起著關鍵性的作用，作為主控器，相比以前的單板機和傳統的PLC控制器，線性的PLC可編程計算機控制器有著很多特點，具有可靠性高、精度高、可操作性等特點，在電動駕車機上，采用PLC控制軸編碼器的角位移信號，實現駕車機的直線位移，PLC在鐵路駕車機上的應用現已日益廣泛。

3 駕車機傳動系統設計要求

一般的動車組地坑式架車機主要包括機械系統和電氣控制系統兩大部分，其中機械系統結構主要影響設備兼容性，是架車機設計中的難點內容。現在機車車輛的載重越來越大，其自重常常達十幾噸甚至幾十噸。架車作業過程中，由于每臺架車機電機性能參數不可能完全一致，機車車輛車體重量分布也不可能絕對平衡，因此四臺架車機運行速度有快有慢，造成架車點高程不能完全一致，當高差達一定值時，車體就有傾覆的危險。因此，保障作業中架車機的同步運行就成為一個非常重要的安全問題。同步運行中首先確定的是同步起車點，同步起車點存在一個運行周期中只能而且僅能確定一次。架車機運行高程與同步起車點作差產生相對高程；鐵路架車機同步運行從根本上取決于軸編碼器傳輸給PLC的高速脈沖個數準確與否。

此現行鐵路駕車機傳動系統中，架車機托架的上升、下降直線運動是由擺線針輪減速機的旋轉運動轉換成的；由軸編碼器檢測搖線針輪減速機旋轉運動的角度位移，并通過PLC將此角度位移轉換成架車機托架的直線位移，從而實現鐵路駕車機的運行，實現車體和轉向架的舉升。鐵路駕車機傳動系統設計參考數據參見表1。

從表1可看出，駕車機最大負載為30噸，額定負載為25噸，鐵路架車機都是四臺為一組成套使用的。方便舉升整列動車，方便動車的拆卸、裝配與檢修，而且鐵路駕車機的整機壽命30年也較長，適合于實際應用中。

表1 鐵路駕車機傳統系統設計參考表

4 結束語

我國高速鐵路的發展正如火如荼，以北京、上海、武漢、廣州四個大型動車所基地而言，高鐵運行的頻率的加大，不間斷作業的要求相應提升，動車組的速度不斷的提高，對動車組的檢修作業相應的頻繁，要求其高效、高質量的完成作業需求。鐵路駕車機的投入應用，大大的簡化了操作上的不便，鐵路駕車機以其自身的特點，在動車組三級修程中廣泛應用，提升了檢測的效率，并在一定程度上實現了現行檢修工藝的機械化、自動化程度的提高，給操作人員帶來一定的便利，鐵路駕車機主要采用同步控制系統，通過PLC控制器控制駕車機的運行，車體和轉向架的抬升，駕車機的性能參數等等這些，在本文中都作了系統全面的綜述。

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