09—32連續(xù)式搗固車起道抄平系統(tǒng)原理

唐作勇

【摘 要】起道抄平系統(tǒng)是搗固車作業(yè)系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，通過數(shù)學模型的建立然后以電路的形式實現(xiàn)起道抄平系統(tǒng)的補償計算，達到線路的縱向抄平和橫平修正的目的，最終和撥道系統(tǒng)一起做出符合理論參數(shù)的線路。

【關鍵詞】起道抄平；補償；線路；作業(yè)

09—32連續(xù)式搗固車起道抄平系統(tǒng)包括機械部分和電氣部分。機械部分由F點前抄平桿，M點抄平小車，R點后超平桿以及左右兩根抄平弦構成；電氣部分主要由分別安裝在F、M、R三個小車上的電子擺、前端輸入輸出系統(tǒng)、抄平模擬控制板、電子擺與沉降補償板、衛(wèi)星小車補償板和B4、B33、B19、B9等超高差及起道表構成。下文將按各組成部分逐步介紹其工作原理。

搗固車的雙弦抄平系統(tǒng)是獨立進行起道作業(yè)的，兩邊的起道工作原理也是相同的，故在此取其中一側(cè)進行介紹。前中后三根抄平桿和抄平弦，鐵軌組成一個矩形模型。中間抄平桿上安裝有抄平傳感器。當M點鋼軌和F，R點不在一個水平線上時，抄平傳感器就會反饋一個值進入到起道系統(tǒng)，反映M點高出或者低于水平面的電壓值，這個值最終轉(zhuǎn)換成位移數(shù)據(jù)進入到抄平模擬板上進行起道計算。

前電子擺安裝在F點的位置，用于記錄前端左右鐵軌的高差，在測量運行模式時前電子擺可以把測量的值送到計算機得到線路的橫平數(shù)據(jù)。中間電子擺安裝在M點小車上，記錄的是作業(yè)位左右鐵軌的高差。后電子擺安裝在R點抄平桿的位置，記錄的是作業(yè)后鐵軌的高差。他們分別與前理論超高，作業(yè)位理論超高，后電子擺移動到作業(yè)位的理論超高的差值顯示在前中后三個超高差的顯示表上，方便操作人員觀察操作。

前端輸入輸出系統(tǒng)中，跟起道抄平有關的部分有前電子擺、前端基本起道量、前端超高10毫米微調(diào)電位器等。其中前端基本起道量包括計算機給定的前端基本起道量、激光起道量和前端起道手動給定值三者的疊加。在這里需要說明的是激光的起道量是打開激光起道時，激光接受器會接收到激光信號，然后輸出一個Y軸方向的數(shù)值進入到前端微處理器板，再根據(jù)前電子擺的值進行前擺的補償計算后，輸出一個激光的起道值來參與到前端基本起道量的計算。前電子擺的值與前端超高手動給定微調(diào)電位器的值以及作業(yè)位理論超高根據(jù)超高的選擇分別疊加進入到左右抄平模擬控制板進行前擺的抄平補償計算。由此可見，當前電子擺經(jīng)過長時間使用，機械零點發(fā)生變化時候，可以通過10毫米超高微調(diào)電位器值來修正前電子擺產(chǎn)生的起道補償誤差。

左右抄平模擬控制板是起道系統(tǒng)最終計算及輸出的功能塊。參與計算的有抄平傳感器的值、前端基本起道量、前電子擺補償、后電子擺補償、沉降補償以及衛(wèi)星小車補償。當左側(cè)或者右側(cè)的鐵軌縱向不在一條水平線上時，抄平傳感器就會以90mV/mm的當量輸入電壓值到抄平模擬控制板中。由于09-32連續(xù)式搗固車抄平系統(tǒng)只能進行起道抄平作業(yè)，而不具備落道功能，現(xiàn)實中作業(yè)線路的縱平總是處于一個高低起伏的一個狀態(tài)，這時抄平傳感器的值就可能引起總起道量會是正值或者負值，從而使起道系統(tǒng)不能一直工作在起道區(qū)。為了讓抄平系統(tǒng)一直工作在起道區(qū)，這樣一方面可以保證左右鐵軌能起道到一個理論的值，另一方面有起道也能讓撥道動作能更順利地完成，我們會根據(jù)線路的情況預設一個前端的基本起道量，使整個作業(yè)過程都能保證正常的起撥道作業(yè)。前端基本起道量根據(jù)三個抄平桿的位置關系根據(jù)相似三角形的比例關系可以計算出來大約是3.28，這樣我們在作業(yè)過程中前端基本起道量的給定就可以參照這樣的比例關系大致的給出一個合適的值，從而使左右起道抄平系統(tǒng)能工作在起道區(qū)。

前電子擺補償主要作用是消除前端未作業(yè)的線路對作業(yè)的影響。我們把抄平系統(tǒng)放置在假定的標準直線上時，如果抄平系統(tǒng)沒有其他輸入值，那左右總起道量應該都為0，不需要進行起道作業(yè)。此時我們將前小車右輪下墊一個H高的一個墊塊，即模擬前端線路是不理想的。那么此時有抄平桿就會上升一個高度h，抄平傳感器就會有一個h/3.28的落道值，此時前電子擺的補償就會抵消這樣一個落道值從而使總起道量仍為0。因前電子擺檢測的是D點小車輪子處的超高，而F點與D點有一段FD的距離，所以前抄平桿的高度提升與前電子擺值存在一個比例關系，根據(jù)前小車的結(jié)構計算出前擺補償?shù)难a償率大約為3.55。在實際線路中，我們是用前電子擺的值和作業(yè)位理論超高的差值來參與到前擺補償計算的，其中可以用前端超高微調(diào)電位器來修正前擺的機械誤差。而后電子擺補償?shù)脑砀皵[補償類似，它是用后電子擺的值與作業(yè)位理論超高的差值來補償超高側(cè)的起道量，它和前擺補償一起消除線路產(chǎn)生的起道誤差，后擺補償?shù)难a償率經(jīng)過計算大約為1.44。前擺補償和后擺補償一起構成把作業(yè)位超高做成作業(yè)位理論超高的起道量，即實現(xiàn)橫平精度。

沉降補償即是對搗固車在起道量大的一側(cè)進行的起道補償值。我們在進行起道作業(yè)時通常會有一個鋼軌的回彈動作，這樣的回彈量會對起道精度產(chǎn)生一定影響，所以根據(jù)線路的情況可以設置沉降補償?shù)谋壤１拒囃ㄟ^沉降補償板先計算左右起道的差值U存儲在C15電容中，當搗固下插信號產(chǎn)生時，這個電容中的電壓值U就作為沉降補償電位器的輸入端，使其補償值能在0到U變化，也就是左右起道量差值的0到100%的補償量，從而可以根據(jù)需要實現(xiàn)更為精確的橫平和抄平的修正。

衛(wèi)星小車補償是根據(jù)衛(wèi)星小車的位移來計算的一個起道補償量。當衛(wèi)星小車在不同的位置時，前端的基本起道量作用到作業(yè)區(qū)的值是不一樣的，這就會產(chǎn)生不同的起道量，所以這個時候就需要一個補償值來比較精確地計算出作業(yè)區(qū)當前的左右理論起道值來。衛(wèi)星小車位移傳感器的值經(jīng)工作小車走行控制板后轉(zhuǎn)化為位移信號23mV/mm到衛(wèi)星小車補償板，最終轉(zhuǎn)化為8mV/mm的當量進入到MUL4乘法器與前端的基本起道量進行比例運算，輸出值進入到抄平模擬板修正到-187mV/mm的起道量。這樣就把衛(wèi)星小車在不同位置時對前端起道和抄平傳感器的影響值消除掉，達到精確的起道。

經(jīng)過長時間的使用，起道系統(tǒng)機械部分會發(fā)生少許的位移、磨損和形變等，這樣抄平傳感器的測量值就會發(fā)生誤差，當左右兩個抄平傳感器的測量誤差不一致的時候，就會造成作業(yè)橫平值的偏差，而在某一段時間內(nèi)這種偏差往往是比較固定的，這時我們就可以利用起道調(diào)零電位器來進行起道補償。通常情況下，左右起道誤差差值都會在比較小的一個范圍內(nèi)，所以5mm的最大補償量是足夠使用的。這種情況下，起道補償電位器的使用就可以消除左右起道誤差不一致而產(chǎn)生的橫平誤差了。

在搗固車進行起道作業(yè)時，我們的1號位操作人員會時刻觀察左右起道表、作業(yè)位超高差表和后超高差表的指示情況，進而采取合適措施。觀察起道表的回中情況，一方面可以看到是否有起道動作，另一方面可以判斷起道伺服閥機械零點起道電氣零點是否有偏移；觀察作業(yè)位超高差表可以檢查當前的起道橫平是否正常，然后可以進行適當?shù)钠鸬勒{(diào)零補償；觀察后超高差表可以看到作業(yè)后線路的橫平情況，同時可以檢測到調(diào)零電位器的補償是否到位，繼而進一步判斷中擺、后擺等傳感器是否需要重新標定等等。結(jié)合起道系統(tǒng)的設計工作的原理，就能很好地完成起道系統(tǒng)的檢查和調(diào)試，最大限度的提高作業(yè)精度。

至此，本文就基本介紹完09-32連續(xù)式搗固車的起道系統(tǒng)的基本設計工作原理。前端系統(tǒng)、抄平系統(tǒng)、補償計算以及人工修正共同參與到起道抄平作業(yè)中，最終實現(xiàn)準確消除誤差，達到精確作業(yè)的效果。因本文作者專業(yè)知識和經(jīng)驗有限，文中如有錯誤或存在不足在所難免，望讀者批評指正。endprint