GMC-96B型鋼軌打磨列車應急走行系統設計解

卓軍 徐學慶 張婕 王東海

摘? 要：針對已經交付使用的GMC-96B型鋼軌打磨列車提出了應急走行方案，解決了在APLC主機故障或電源故障情況下，無法實現應急牽引的問題。

關鍵詞：鋼軌打磨車;應急走行;脫齒鎖定裝置

中圖分類號：U216.65 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）14-0075-03

Abstract： In view of the GMC-96B rail-grinding train which has been delivered for use， the emergency runningscheme is proposed， which solves the problem that the emergency traction cannot be realized in the case of the failure of APLC host or power supply.

Keywords： rail-grinding train; emergency running; release locking device

GMC-96B型鋼軌打磨列車（以下簡稱打磨車）可在運行中對線路上的鋼軌進行磨削，以消除因重載、高速運輸對鋼軌造成的損傷，延長鋼軌使用壽命，保證高速列車平穩安全運行。全車由七節車組成，兩端為控制車分別為B1、B2車（分別包含一個司機室），中間設有四節作業車C1、C2、C3、C4車和一節動力車A車。每節控制和作業車分別安裝2個打磨小車，每個打磨小車上安裝8個打磨頭，用來進行打磨作業。動力車（以下簡稱A車）為整列車提供牽引動力（運行或作業工況），牽引控制系統核心是PLC網絡控制系統，整套系統由四臺PLC主機、兩臺觸摸顯示屏與一臺調速模塊組成。其中兩臺PLC主機與若干功能模塊安裝在A車，稱為APLC和AFPLC。APLC為整個走行系統主機，AFPLC為APLC故障情況下的備份。已經交付使用的打磨車在APLC主機故障或電源故障情況下，無法實現應急牽引，為解決此問題，實現打磨車應急牽引功能，故設計應急走行方案，將通過硬線實現該功能。

1 系統設計總體方案

在A車電器柜內增加應急行車控制盒，控制盒內含應急行車按鈕開關、控制繼電器等器件，完全通過硬線方式實現應急牽引，具體實現需包含以下功能：

（1）加裝脫齒鎖定裝置，實現無風壓情況下的強制脫齒。

（2）應急脫齒功能：在B1、B2車司機室增加應急脫齒按鈕及脫齒指示燈，應急脫齒按鈕信號經過線路進入A車應急行車控制盒，通過時間繼電器直接控制傳動箱充油閥動作（動作時間可通過時間繼電器來調整），達到車輛微動實現脫齒功能，脫齒、合齒的情況可通過指示燈狀態觀察。

（3）加裝脫齒鎖定裝置，實現無風壓情況下的強制脫齒。

（4）交權控制：兩端司機室均可控權，控權端的調速、直通制動等操作有效。

（5）柴油機、傳動箱控制：轉入應急模式后，控權端的司機室應急調速開關信號通過應急行車控制直接控制柴油機、傳動箱充油閥動作達到牽引運行目的。非緊急情況下，柴油機設定16個運行檔位，應急情況下柴油機設定0、1、2等三個檔位，柴油機轉速分別為600rpm、920rpm和1160rpm。柴油機轉速為920rpm時，平、直道車速約為30km/h;柴油機轉速為1160rpm時，平、直道車速約為60km/h，在坡度為33‰時，能保證列車可以動車，車速為3km/h。

注：由于應急情況下司機室顯示屏失效，傳動箱的方向位置無法確認，因此應急行車控制將不設計傳動箱自動換向功能，由操作人員手動操作進行換向。

（6）增加備用PWM調速板，保證應急狀態下調速正常使用。

（7）柴油機控制電源控制：應急走行開關按下后，柴油機控制電源能夠啟動。

（8）百葉窗控制：應急走行開關按下后，百葉窗電磁閥全部得電，所有百葉窗全部打開，保證柴油機冷卻通風功能正常。

2 機械部分的設計

在打磨車減速箱配置脫齒鎖定裝置（如圖1），該裝置包括控制器連接桿、解鎖器、止動塊、鏈條、固定機構等組成，安全鎖定裝置有“解鎖”、“鎖定”兩種狀態：在解鎖時，司機可以對減速箱進行脫齒、合齒操作;在鎖定時，司機無法對減速箱進行脫齒、合齒操作。脫齒鎖定裝置由解鎖狀態進入鎖定狀態，操作如下：（1）司機在B1、B2車司機室顯示屏上操作減速箱進行脫齒動作;（2）向上拉動該裝置控制器手柄，直至控制器止動塊4將解鎖器3卡住。脫齒鎖定裝置由鎖定狀態進入解鎖狀態，操作如下：（1）按下控制器解鎖器3，使止動塊4松開解鎖器3;（2）向下拉動控制器手柄，使控制器連接桿2處于長孔1最下端。當減速箱的脫齒機構故障，司機在操作顯示屏操作無法使減速箱脫齒時，可利用減速箱脫齒鎖定裝置手動使減速箱脫齒，操作如下：（1）切斷減速箱氣缸的氣源，即在車上斷開通往減速箱氣缸的氣管;（2）司機在行車顯示屏上操作減速箱進行脫齒動作，釋放氣缸壓力;（3）司機操作柴油機停機;（4）向上拉動脫齒鎖定裝置控制器手柄至“鎖定”位，直至控制器止動塊將解鎖器卡住;（5）操作人員車下確認減速箱已處于脫齒狀態。

3 電控部分的設計

3.1 應急走行輸入、輸出信號

根據系統功能，分析主要輸入、輸出信號，如圖2所示輸入信號，圖3 所示輸出信號。

3.2 主要原理設計

3.2.1 應急走行模式切換

當PLC電源斷電，或者PLC電源時有時無，避免與正常走行信號干擾，在保證A車蓄電池正常工作的情況下，增加應急走行模式切換開關，應急走行開關為兩位旋轉開關，分“正常”和“應急”兩位，一般情況下置“正常”位，應急情況下置“應急”位。“應急”位時柴油機控制電源KA87得電，應急走行繼電器KA70得電。原理控制如圖4所示，圖中+A代表的是蓄電池電壓24VDC，+AYJ是應急電壓24VDC。

3.2.2 控權選擇

正常走行模式下，控權信號給到PLC，經過處理后再由PLC將控權信號輸出到控權閥。應急走行模式下，控權開關直接控制控權繼電器得電。控權端充風管路接通、直通制動有效;非控權端充風管路截斷、直通制動失效。

3.2.3 應急脫齒

應急脫齒按鈕（保持型）按下后，脈沖延時繼電器K210得電，常開觸點通電3s（時間可調）后斷開，控制充油閥得電3s，車輛微動實現齒輪箱脫齒。原理圖如圖5所示，1#、2#傳動箱脫齒成功后，脫齒限位開關信號分別給到繼電器KA83、KA84。1#、2#傳動箱全部脫齒成功后，兩端司機室脫齒指示燈亮。原理圖如圖6所示。

3.2.4 柴油機調速

應急走行模式下，應急調速開關將調速信號給到備用調速板，調速板控制柴油機轉速。當原PWM調速板故障時，也可選擇應急走行模式，將車應急遷出作業區域。應急走行模式下，控權端應急調速開關非零位時，1#、2#傳動箱同時充油。若選擇啟動1#柴油機，需要手動將2#傳動箱置中立位;反之亦然。

3.3 應急走行操作流程

（1）閉合應急走行控制盒內應急走行電源開關;

（2）停車狀態下，按下應急走行控制盒門上的應急走行按鈕開關;

（3）啟動柴油機;

（4）選擇G4/G5供電方式，并保證G4、G5其中一個供電正常;

（5）脫齒：選擇“運行”工況進行脫齒，脫齒正常后，脫齒指示燈亮。若出現卡齒現象，可通過操作應急脫齒按鈕，傳動箱充油實現車輛微動，切換傳動箱換向及多次操作應急脫齒按鈕直到最終完成脫齒，脫齒指示燈點亮。在無風情況下，可通過強制脫齒裝置進行脫齒;

（6）選擇走行方向，手動操作傳動箱換向;

（7）控權切換到運行方向端，在控權端操作應急調速開關，將車遷出作業區間。（注：a.司機需要時刻關注風壓表顯示數值，觀察各風管、風缸壓力值是否正常。b.其中一個柴油機故障時，將其傳動箱置中立位，啟動非故障柴油機，并將應急調速開關置“2擋”）。

4 結束語

通過以上的研究分析、設計，解決了在動力車PLC故障時，配置一套控制電路，司機操作人員在B1、B2車操作，使柴油機和傳動箱工作，保證列車應急走行牽出鐵路作業區。此次功能改進設計時對產品性能的提升，功能更加完善，但是需要后期的應用驗證。本方案可實現以下幾種情況列車的應急走行：

（1）APLC主機故障。

（2）APLC隔離電源故障。

（3）司控器故障。

（4）PWM調速板故障。

以上任意故障發生時，均可使用本方案，將車應急遷出作業區間。

參考文獻：

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