電液執行器驅動自動欄木機的研究與應用

蕢凱騰， 王禮俊， 寧 博， 蔣秀忠， 蔣京銘

（通號萬全信號設備有限公司，杭州 310000）

1 概述

道口歷來是影響行車安全的重要因素，尤其是近年來，隨著交通運輸事業的迅速發展，交通運輸日益繁忙，列車速度提高、密度增大，公路汽車數量猛增，道口事故時有發生，已引起國內外的普遍關注，道口安全防護也變得越來越重要。現階段國內外道口欄木應用廣泛存在，且道口改造工期長，因此道口安全防護急需更安全可靠的欄木機設備。

目前國內傳統的鐵路道口欄木機通常采用齒輪傳動的驅動方式，由電機經3 ～4 級齒輪系統減速后，通過低轉速工作的主軸轉動約90°，帶動欄木上升、下降，從而實現欄木功能。這種傳統齒輪傳動欄木機存在著箱體漏油、欄桿搖擺幅度大等問題。針對目前傳統欄木機存在的上述問題，介紹一種EHA 電液執行器方式的新型道口欄木機。該欄木機整體結構簡單，運行可靠、穩定，在確保道口通行能力的同時，保障了行車及人身安全。

2 電液執行器（EHA）特點

電液執行器（Electro-Hy draulic Actuator，EH A）是一種高度集成的液壓元器件，具有油箱與液壓缸一體，齒輪泵置于極小的油箱內部，可集成溢流、以及雙向液壓鎖功能，所有液壓元件內置，無任何泄漏，可靠性高，免維護，輸出力大等特點。

通過在欄木機外部給定驅動電機正反轉電流，即可控制液壓缸伸出/縮回，從而實現外部欄桿的轉換功能。欄木機內部結構簡單，所有液壓元件內置，無任何泄漏，無維護問題，系統可靠性高。電液驅動單元內置的液壓鎖可使欄桿在外部斷電情況下停止于0°～90°任意位置。由于欄木機設計中無需潤滑油液潤滑，因此箱體不會出現漏油的狀況，如圖1 所示。

圖1 EHA液壓原理圖Fig.1 EHA hydraulic principle diagram

3 欄木機原理

欄木機原理如圖2 所示。

圖2 欄木機原理簡圖Fig.2 Carrier machine principle diagram

欄木機箱體內置包括EH A 電液驅動單元、狀態監測單元。當道口控制系統給出信號后，EHA 電機帶動齒輪泵使液壓缸伸出驅動U 型連接座，帶動撥叉驅動塊驅動撥叉使主軸轉動，從而實現欄木機的升降功能。

4 欄木機功能

欄木機主要用于鐵路與公路的平交道口，在道口處有列車接近和通過道口時，欄木機欄桿放下阻擋公路上的行人和車輛通過，在列車通過后，欄木機欄桿升起放行公路上的行人及車輛。

根據既有資料及相關標準，道口欄木機的主要功能包括以下幾點：鎖止功能、表示功能、轉換過程中消除慣性功能、防護功能、過載保護功能、緩沖功能。

4.1 鎖止功能

欄木機在轉換到極限位置的時候，狀態監測觸點閉合，EH A 電機斷電，齒輪泵停止工作，EH A內部液壓鎖封閉液壓回路，液壓缸位置鎖死，欄木機欄桿在極限位置鎖閉。

在欄木機轉換過程中如遇突然斷電等不可控因素時，EH A 電機斷電，EH A 內部液壓鎖封閉液壓回路，液壓缸位置鎖死，欄木機停在故障位置，避免砸到行人及車輛，可由現場工作人員通過搖把手動恢復。

4.2 表示功能

欄木機箱體內置兩組位置檢測觸點，當欄桿在兩極限位置（水平、垂直）時，兩組檢測觸點其中一組會閉合，將欄木機狀態反饋給外部控制系統；當兩組檢測觸點均處于常開狀態時表示欄木機在轉換過程中；當EH A 內置液壓鎖出現故障油路有泄漏時，欄桿會緩慢落下，水平極限位置檢測觸點閉合，欄桿鎖閉。

4.3 轉換過程中消除慣性功能

欄木機在轉換過程中，EH A 液壓缸勻速伸出，撥叉轉動呈現出先加速后減速特性，運動曲線如圖3 所示，因此避免了急加速帶來的慣性，同時能減輕欄桿末端位置的晃動。

圖3 轉速曲線圖Fig.3 Speed graph

4.4 防護功能

欄木機在放入搖把孔處安裝有安全節點，在欄木機突然斷電情況下現場人員手動轉換時，將堵孔板順時針旋轉，內置安全節點斷開，電路切斷，即使供電恢復，欄木機內部電路依然處于斷開狀態，保護了現場操作人員的安全。

4.5 過載保護功能

EHA 電液執行器內部置有溢流閥，在欄木機轉換過程中若出現卡住時EH A 內部液壓回路壓力上升，超過溢流閥調定壓力時，溢流閥溢流保護電機及箱體內零部件。

4.6 緩沖功能

考慮道口實際應用中，公路車輛偶爾會撞擊到欄桿，欄桿容易被撞彎，因此在欄桿連接處安裝有緩沖彈簧裝置，緩沖幅度±7°。

5 實際應用的優點

經過多次改進后，采用EH A 驅動方式的欄木機克服了以往欄木機的不足，成功實現上述各功能。經過現場試驗，EHA 電液執行器驅動欄木機有如下優點。

1）欄木機負載能力強，運行平穩，欄桿在升起、下落過程中，晃動量小。

2）欄桿在下落過程中如碰到障礙物，EHA 內置溢流閥溢流，欄桿停止下落，很好的保護過往車輛。

3）停電后現場工作人員可通過搖把手動升起、放下欄桿，確保道口正常工作。

4）欄木機檢測觸點位置可調，很好的滿足了現場對欄木機升起角度不同的需求。

6 結語

EHA 驅動方式欄木機集成度高、結構簡單、免維護，大大減輕了道口工作人員工作量，同時由于EHA 具有較高的可靠性，也為道口行車和行人的安全提供了保障。