GK1C型機車手動檔改進

蔡湘琦

摘要：GK1C型機車自動檔出現故障時，可以轉換動檔操作機車，但自動檔故障導致了柴油機最高轉速限制在750轉/分以下，使機車達不能全功率輸出，滿足不了大噸位貨物的運輸要求。我們可以對其電氣控制系統進行改進、PLC程序改寫，使機車在手動檔位工作時，柴油機轉速仍能達到1000轉/分，保持全功率輸出。

關鍵詞：GK1C型機車;手動檔;PLC

前言

GK1C型機車是資陽機車廠專為工礦企業設計的中小型液力傳動調車機車，其優點突出，起動扭矩大、操作簡易、維修簡單、可靠性高。

我廠從99年引進該種車型以來，使用情況良好，當然，有些方面也是需要改進的，比如手動檔工況，在機車牽引大噸位貨物時，柴油機必須全功率輸出，轉速將達到1000轉/分，這樣才能保證機車的正常作業。若此時，機車自動檔出現故障，我們可以轉換到手動檔工況操作，但從現有機車的控制過程來看，轉速最高只能達到750轉/分，顯然這無法滿足大負荷的需要。

1.原車的設計思路及不足

GK1C型機車設有自動檔和手動擋兩個檔位。采用自動擋工作時，柴油機轉速與機車速度的比值一旦達到設定值，機車就會進行自動換檔，以達到提高變扭器的工作效率的目的。而手動檔則是在自動檔出現故障時才采用的，當柴油機轉速和機車運行速度達到換檔條件時，可以人為地進行擋位切換。

若在柴油機高轉速時進行液力制動，即液力傳動箱的充油方向與機車移動方向不一致，此時變扭器的機械負荷很大，甚至超過材料極限，液力油溫升很快，這些都對機車的正常使用帶來不良影響。因此，在對機車實施液力制動時，必須限制柴油機轉速在750轉/分以下，同時控制進行液力制動的變扭器是部分負荷充油，以保護變扭器各部件，這個過程可以用裝在充量調節閥管路上的油壓繼電器（1KPT：2.5kg/cm?）進行監測。

當機車在自動檔運行時，如固態繼電器、電控閥、啟動閥或換向閥等出現異常，都會造成機車不能正常加載，此時我們可以采用手動檔位操作機車。而機車在手動檔位運行時，由于自動檔位的故障會造成液力換向控制閥與充量調節閥的油路上無油壓，即導致1KPT 斷開，PLC控制系統會限制柴油機轉速在750轉/分以下，機車也只能輸出部分功率。另外，由于換擋電控閥故障造成的機車加載方向與移動方向不一樣，即使轉換到手動擋，此故障也不能消除，機車自動檔和手動檔均無法安全使用。

2.改進方案

首先是改進柴油機轉速提升。在機車運行過程中，只有出現液力制動時，才必須要限制柴油機轉速。如果機車沒有出現液力制動，在設備安全的條件下，可以提高柴油機轉速使其滿負荷工作。解決這個問題的關鍵是讓PLC能夠及時識別機車沒有實施液力制動，這樣就可以安全地提高柴油機轉速。

在電氣控制系統中，非液力制動信號除了可用1KPT來感應外，還可以由裝在前后向變扭器充油管路上的4個油壓繼電器及裝在惰性泵出口來感應機車移動方向的2個油壓繼電器來共同傳送。具體感應信號如下：前向充油監控：2KPT（I檔）及3KPT（II檔）、后向充油監控：4KPT（I檔）及5KPT（II檔）、機車前向移動6KPT、機車后向移動7KPT。

當機車前向加載時，柴油機轉速達到750轉/分之前，有無液力制動都不影響柴油機轉速的升降。當柴油機達到750轉/分以上時，此時若后向充油管路上的4KPT及5KPT均沒信號，機車移動信號6KPT有信號且7KPT無信號，則認為機車是前向移動且前向加載，控制系統可以不限制柴油機轉速，允許根據需要繼續提升轉速。在此過程中，只要出現2KPT、3KPT、7KPT中的任何一個信號，即代表機車有液力制動，控制系統會自動降低使柴油機轉速到750轉/分。機車后向加載運行，情況依此類推。

其次是改進換擋閥控制過程，當機車處于手動檔位時，使啟動閥的電控閥不起作用，自動擋和手動檔的操作完全獨立控制，互不干擾，這可以提高工況檔位轉換的可靠性，同時也利于故障處理。

改造具體步驟：

（1）將2KPT（X50），3KPT（X51），4KPT（X52），5KPT（X53）、6KPT（X54）、7KPT（X55）等六個個繼電器接入PLC輸入端。

（2）更改PLC部分控制程序，具體的控制程序依照上述流程編寫。圖1為改造后的部分PLC梯形圖。

3.改進效果

經過此次改造，采用手動檔位工作時，柴油機轉速仍可達到全功率的1000轉/分。

4.結束語

（1）經過此次改進，當機車由于自動檔故障導致不能加載或2.5kg/ cm?油壓繼電器損壞導致柴油機不能高轉速運轉時，均可以立即轉換到手動檔位運行，機車轉速仍達到1000轉/分，但這并不意味著我們可以隨意地提高柴油機轉速，而是必須先檢測機車是否存在反向充油的情況，只有在確保機車沒有實施液力制動，才允許根據需要提高柴油機轉速。

（2）如果機車采取了正常的液力制動或由于故障導致出現異常的液力制動時，控制系統會自動限制柴油機轉速在750轉/分以下，確保設備安全。

圖1 ?改進后的部分PLC梯形圖

參考文獻：

[1]GK1C機車內燃機車使用維護.南車資陽機車廠

[2]可編程控制器原理及應用教程.清華大學出版社