淺析搗固車電氣系統(tǒng)

黃得飛

摘 要：隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)鐵路事業(yè)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的勢(shì)頭，對(duì)鐵路路況的質(zhì)量要求提出了越來(lái)越嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，而搗固車作為鐵路線路養(yǎng)護(hù)的主要設(shè)備，呈現(xiàn)出非常重要的作用。搗固車按其控制原理分類，目前應(yīng)用主要是步進(jìn)式和連續(xù)式。步進(jìn)式采用模擬控制系統(tǒng)，效率低、精度差；而連續(xù)式先進(jìn)的工作方式及控制原理，極大提高了搗固車的運(yùn)行質(zhì)量與效率，故得到了廣泛應(yīng)用。文章從控制角度出發(fā)，闡述了搗固車電氣控制系統(tǒng)的兩大組成部分（作業(yè)控制系統(tǒng)及輔助控制系統(tǒng)），并對(duì)其技術(shù)存在問(wèn)題作了簡(jiǎn)單敘述，為相關(guān)的工程設(shè)計(jì)研究提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：搗固車；控制；電氣系統(tǒng)

搗固車的電氣系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制各種作業(yè)操作，相當(dāng)于整個(gè)車輛的大腦，對(duì)各種養(yǎng)護(hù)操作起著直接指揮的作用。在控制的要求方面，其涉及領(lǐng)域較廣，包含：計(jì)算機(jī)輔助控制（涉及計(jì)算機(jī)軟、硬件的控制）、電子控制（模擬數(shù)字量的控制）、電氣原理控制（各電器元器件的控制）等。在實(shí)際控制過(guò)程中，雖然各零部件的控制相互獨(dú)立、互不關(guān)聯(lián)，但搗固車電氣系統(tǒng)大體可分為兩大部分：（1）輔助控制系統(tǒng)；（2）作業(yè)控制系統(tǒng)，如圖1所示。

1 搗固車電氣系統(tǒng)——作業(yè)控制系統(tǒng)

程序控制系統(tǒng)的主要功能是搗固車整車的邏輯控制及聯(lián)鎖。搗固車電氣系統(tǒng)中作業(yè)控制系統(tǒng)主要包含如下五部分內(nèi)容：（1）程序控制系統(tǒng)；（2）撥道控制系統(tǒng)；（3）起道抄平控制系統(tǒng)；（4）搗固控制系統(tǒng)；（5）軌道參數(shù)自動(dòng)處理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GVA）。

撥道控制系統(tǒng)主要功能是將軌道撥到所需位置上，它在程序控制系統(tǒng)的控制下，利用液壓伺服閥進(jìn)行動(dòng)作，使得控制軌道在執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用下進(jìn)行橫向移動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)矢距傳感器與總撥道信號(hào)的閉環(huán)控制。

起道抄平系統(tǒng)主要工作任務(wù)是將所需的起道控制信號(hào)傳輸給伺服控制電路，這些信號(hào)包含：起到量、超高差及其他相關(guān)輔助信號(hào)。起道抄平系統(tǒng)主要目的是對(duì)軌道超高和縱平實(shí)現(xiàn)調(diào)控。

搗固控制系統(tǒng)工作任務(wù)是實(shí)現(xiàn)搗固裝置動(dòng)作（上升、下降）、位移及對(duì)應(yīng)傳感器的閉環(huán)控制，最終完成相應(yīng)的搗固作業(yè)。

軌道參數(shù)自動(dòng)處理系統(tǒng)是一套參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)點(diǎn)撥道作業(yè)給定量的自動(dòng)計(jì)算，在應(yīng)用時(shí)只需提供輸入線路參數(shù)便可得出起到量、起道減小量、作業(yè)區(qū)超高、前端超高及撥道正矢的數(shù)據(jù)。

2 搗固車電氣系統(tǒng)——輔助控制系統(tǒng)

搗固車的電氣系統(tǒng)中包含作業(yè)控制和輔助控制兩部分，作業(yè)控制以外的系統(tǒng)控制部分統(tǒng)稱為輔助控制，其中包含故障報(bào)警控制、照明電路系統(tǒng)控制、整車電源控制、柴油機(jī)控制、制冷制熱控制及軌道參數(shù)控制等。

柴油機(jī)是整部搗固車的心臟，其動(dòng)力依靠三部直流發(fā)電機(jī)供應(yīng)；變矩器是其設(shè)備高速運(yùn)行階段的傳動(dòng)部件，其控制系統(tǒng)主要是保證變矩器能安全工作及搗固車運(yùn)行階段的安全聯(lián)鎖控制；故障報(bào)警控制是檢測(cè)搗固車核心零部件能否正常運(yùn)行的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)其關(guān)鍵的14個(gè)部件工作量進(jìn)行檢測(cè)，如果在運(yùn)行階段這些部件發(fā)生故障，其對(duì)應(yīng)的報(bào)警指示燈就會(huì)發(fā)出信號(hào)，同時(shí)在檢測(cè)中也可通過(guò)判別作業(yè)的信號(hào)源，迅速找出故障；軌道參數(shù)記錄系統(tǒng)類似于記錄儀，該系統(tǒng)利用發(fā)射的脈沖來(lái)控制走紙張（該脈沖是距離脈沖傳感器發(fā)出的），同時(shí)該脈沖也記錄了軌道的水平偏差與方向；空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)力來(lái)源來(lái)自柴油機(jī)，其取暖供應(yīng)是采取的燃油式；通話系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)話功能的關(guān)鍵，該系統(tǒng)為前后操作室的工作人員提供了溝通途徑，保證了操作者的協(xié)同工作；照明系統(tǒng)主要控制照明部分的開(kāi)關(guān)，其中包含作業(yè)過(guò)程照明、操作室照明等。

3 我國(guó)搗固車控制技術(shù)存在的主要問(wèn)題

在生產(chǎn)制造方面，我國(guó)搗固車的制造工藝已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，然而在控制技術(shù)方面，尤其是電氣控制技術(shù)，仍停留在初級(jí)階段，許多控制電路還沿用模擬系統(tǒng)控制，其技術(shù)資料也是最初引進(jìn)設(shè)備時(shí)的資料，先進(jìn)控制技術(shù)參考資料相當(dāng)匱乏。在模擬控制系統(tǒng)中，設(shè)備的運(yùn)行控制只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的算法控制，而對(duì)當(dāng)代的智能網(wǎng)絡(luò)控制算法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，并且模擬系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性較差，易受多因素的干擾，其精度往往不能得到保障。相對(duì)國(guó)內(nèi)的模擬控制，國(guó)外電氣控制早就實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)變，其數(shù)字化運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、控制精度高。因此，提升我國(guó)搗固車的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵在于電氣系統(tǒng)控制的數(shù)字化轉(zhuǎn)變，這是我國(guó)搗固車發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4 連續(xù)式搗固車電氣控制系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題

步進(jìn)式搗固車中，例如我國(guó)08-32搗固車，控制環(huán)節(jié)的算法是根據(jù)其作業(yè)與測(cè)量位置決定的，由于其測(cè)量位置與作業(yè)位置相對(duì)于預(yù)設(shè)參考點(diǎn)固定不變，因此設(shè)計(jì)的算法計(jì)算可以根據(jù)其位置確定。然而，我國(guó)連續(xù)式搗固車09-32，工作時(shí)的工作作業(yè)大、小車是分開(kāi)的，其預(yù)設(shè)作業(yè)參考點(diǎn)在大車上，主要工作作業(yè)及局部測(cè)量裝置是在小車上，小車在大車框架內(nèi)部在作業(yè)時(shí)與大車形成頻繁相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)中測(cè)量位置不斷改變。因此，理論上連續(xù)式搗固車在進(jìn)行作業(yè)時(shí)其控制不能沿用傳統(tǒng)的步進(jìn)式搗固車作業(yè)方法進(jìn)行。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，連續(xù)式搗固車控制系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)不僅費(fèi)用成本較高，其設(shè)計(jì)難度也相對(duì)較大，故目前連續(xù)式搗固車控制算法應(yīng)用在實(shí)際控制中僅在步進(jìn)式搗固車控制算法中加一套控制補(bǔ)償程序，其他控制算法仍沿用其控制系統(tǒng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)搗固車電氣控制系統(tǒng)作了簡(jiǎn)單描述，隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)的電氣控制技術(shù)將會(huì)逐步發(fā)展起來(lái)，許多控制系統(tǒng)將會(huì)從模擬軟件控制系統(tǒng)向基于單片機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。

參考文獻(xiàn)

[1]易師武.08-32型搗固車曲線作業(yè)荒撥的分析與探討[J].上海鐵道科技，2004（3）：47-48.

[2]張?jiān)?D09-32連續(xù)式搗固車線路縱向水平的檢測(cè)原理及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定[J].技術(shù)論壇，2008（9）：70-71.

[3]謝寅山.D09-32連續(xù)式搗固車工作小車的撥道補(bǔ)償數(shù)學(xué)幾何原理[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008，18（21）：134-135.