搗固作業夾持時間控制

言建文　陳曦

摘 要：搗固裝置是搗固車的最主要工作裝置，用于搗固鋼軌兩側的枕底道碴，提高枕底道碴的密實度，并與起撥道裝置相配合，消除軌道高低不平，增強軌道的穩定性。搗固裝置的工作直接影響作業的質量和效率。現行搗固車作業時，給定的夾持時間長短，不同單位，不同車型之間差異較大。本文通過原理分析，定義了時間長短和控制方法，引導標準化搗固作業，提高線路作業質量。

關鍵詞：搗固車 搗固作業 夾持時間

1 概述

搗固作業是有碴鐵路維修養護的重要方式，選擇合適的搗固參數，有利于提高線路質量。其中最重要的作業參數是夾持時間，當起道作業時，因為給定的基本起道量，作業后，軌枕會被抬起，軌枕底會形成空隙，這個空隙如果沒有被石碴填充，或石碴填充不密實，容易形成局部“空吊”，需要在搗固作業時，通過搗固振動和搗固夾持作業，把軌枕邊緣的石碴擠壓到軌枕底部，填充軌枕底的空隙，讓道碴顆粒在夾持力和振動作用下重新排列，提高道床的密實度，使道床的穩定性更高，保證列車行駛安全。搗固振動的頻率和夾持壓力每臺車基本是一樣的，那么搗固夾持時間參數在整個作業過程中就起決定性的作用。搗固夾持時間決定了軌枕底石碴的多少，石碴密實度，軌道線路是否能提供足夠的支撐力量，線路能保持優良的時間長短。

已有的技術資料介紹，同時大家經驗認為，夾持時間選擇0檔時，搗固夾持時間為0，每增加一檔時間加大200ms;本文通過原理分析和示波器實測驗證，發現實際情況和經驗有一定的偏差。

2 實驗過程

搗固夾持時間是由操作人員根據線路實際情況選擇輸入的，有0-9共10個檔位可選擇，具體每個檔位選擇的延時時間，下面具體對比分析模擬車和網絡車的實現過程。

以08-475模擬車搗固夾持時間為示例：搗固夾持時間控制電路在程控主機板中，如下圖示意：

搗固下插作業時，當左右搗固裝置都到達下位時，開始執行搗固延時程序，搗固延時控制電路主要由555定時電路實現。相關延時部分電路簡化如圖2。

555定時電路工作原理，圖1中有兩個比較器C1、C2，搗固延時程序開始時，Q7輸出高電平，比較器C2中Vc2電壓為Vcc，VR2電壓為1/3Vcc，C2輸出高電平;Vc0電壓為2/3Vcc；當搗固延時程序開始時，TH電壓慢慢變大，當TH電壓大于Vc0時，C1輸出低電平；VO輸出低電平，搗固延時結束，Q7變為低電平。電容與第7腳之間有一個電阻，搗固延時結束后，能把電容上存儲的電量通過7腳釋放掉。

依圖2中555定時電路，它的定時時間可通過公式計算得到，T=1.1*R*C，T的單位為秒，R單位為歐姆，C單位為F。電路中電阻R可由作業人員通過0-9檔位選擇從22.1K-120K變化，電路中電容C是14.7uF固定不變的。

搗固延時選擇不同檔時，VH電壓變化如下所示：

測試對象為08-475程控主機板，實測值因為讀數和電阻電容的偏差，與計算值存在微小差異；

所有模擬搗固車的搗固延時電路由上述555電路構成，它們的延時時間對應上表的檔位選擇。

3 實際工作情況

株所版網絡搗固車主要有四個車型，每個車輛的開發人員不一樣，因此搗固延時的工作方式稍有區別。它們的共同點是，由兩個參數共同決定延時時間。參數0，選擇0檔時的延時時間；參數1，設置每檔變化幅度。延時時間T=參數0+k*參數1，K為選擇的檔位；根據實測數據，結合電路分析，模擬車參數0為357ms，參數1為180ms。

1、08車通過JS11.21設置參數0，設置的數值*5，為實際ms；JS11.43設置參數1，設置的數值*5，為實際ms。正確的的參數0設置為71，參數1設置為38。

2、09車通過JS11.55設置參數0，參數1程序固化為200ms。

3、08-475通過定時參數中第34項設置參數1，參數0程序固化為定時參數中第34項設置值。

4、DWL-48通過Q0F0定時參數設置參數0，設置值除以2.5為實際值ms，參數1程序固化為200ms。

不同的車輛，因為設置參數差異，選擇相同的檔位，夾持時間可能有較大的差異。

搗固夾持作業時常用檔位選擇2、3、4檔，網絡車和模擬車的時間有一定差異，對參數進行優化后，使不同車輛在2、3、4檔作業時，偏差盡可能小。優化后的參數如表２：

黃色格為優化后的建議參數，橙色格為軟件固化不能修改的參數。當前國鐵集團工電部機械設備處對搗固車搗固夾持時間的要求是：夾持時間：0.8s～1.0s，對應3～4檔，修改后的參數能滿足作業控制要求，同時又能與模擬車設置保持基本一致。

4 實際應用

搗固夾持時間選擇長短，短期作業精度影響較小，即使選擇0檔，也有一定的夾持時間，曾經在dwl-48網絡車上發生過一次故障，DO模塊外部輸入的24V電源故障，造成右側的搗鎬完全沒有夾持動作，左側正常夾持，經過穩定作業后，人工用道尺復測水平正常，隔天晚上，檢測到的TQI值2.8，與其它線路段對比，TQI沒有明顯區別，事后分析，雖然右側沒有夾持動作，但當搗固下插和振動時，還是有部分石碴進入到軌枕底，短期內能支撐軌道的穩定，但線路運營一段時間后，可能線路質量變化較快，線路能保持穩定的狀態較短。

搗固夾持動作有兩個條件，其一是夾持時間，依靠搗固夾持的作用把軌枕底石碴空隙填充滿，需要一定的時間，時間太短，軌枕底部的空隙無法有效填充滿，夾持時間太長也不合適，會降低搗固作業速度。現有我國鐵路道床大部分是石灰巖道碴，石灰巖強度較低、易粉碎，遇水容易板結，板結后搗固下插困難，作業效率降低，搗固夾持時間長，會加快道碴的破碎和粉化速度，縮短道碴使用壽命，因此需要選擇合適的夾持時間，即經濟又能保證搗固作業質量。在保障作業質量的前提下，搗固夾持這個時間宜短不宜長。

搗固夾持另一個條件是恒定的夾持壓力，當來自石碴的阻力等于夾持壓力時，夾持油缸停止動作。正常情況下，夾持壓力會大于阻力，因此可以看到夾持油缸有明顯的動作。有的線路有板結情況，搗固下插困難，夾持沒有明顯效果，這種線路很難保證作業效果和線路維持時間。

搗固夾持的作用是使石碴填充滿軌枕底的空隙，同時使軌枕底石碴密實，要達到質量效果，夾持油缸必須有一定的伸縮距離，我們可以用這個伸縮距離指標衡量搗固夾持作用的效果。根據現場使用經驗反饋，一次搗固作業時，這個距離3-5cm為宜。對應夾持時間檔位選擇3-4檔，單鍘鎬尖的移動距離為525mm-875mm。較短的距離可能只是軌枕底兩側部分空隙填充了石碴，軌枕中心下方可能是空的。短期來看，可能沒有區別，長期來看，可能沒有填充滿石碴的線路TQI變化得更快。如圖5。

當前鐵道線路主要有兩類，快速線路軌間距600mm，軌枕類型多為Ⅲ型，軌枕寬度280，搗固作業時，石碴阻力大，搗固夾持需要更長的時間，根據工務人員多年的工作經驗，搗固夾持檔位選擇4，夾持時間1.1秒，既能滿足作業質量要求，作業速度又有保證，是一種經濟適用的選擇方案。當前大機段用戶多數選擇這一檔位進行搗固作業，也有的用戶選擇3檔作業，每分鐘能多搗固一次，作業速度快5-7%；對于作業質量，這兩種選擇短期內看不出有什么不同，需要后期對這兩個檔位進行長期跟蹤分析，才能做出判斷，就理論分析來說，選擇4檔作業相對于3檔，能提高軌枕底石碴密實度，能使線路保持更長時間。

普通線路，軌間距570mm，軌枕類型多為Ⅱ型，軌枕寬度較窄，搗固深度淺，作業質量要求稍低，搗固作業時，石碴阻力較小，搗固夾持時間可以減小，根據工務人員多年的工作經驗，搗固夾持檔位選擇3，夾持時間0.9秒。其它，如果連續軌間距較小的線路，使用了搗固加寬塊的場景，也可考慮選擇檔位3。

兩次搗固作業時，一般選擇2檔，夾持時間0.7秒，這種方式主要用在起道量大于20-25mm的線路，軌枕底部的空隙較大，第一次搗固作業把石碴擠壓到軌枕底部，第二次搗固使石碴更密實；從經驗來說，采用兩次搗固比采用一次搗固加長夾持時間效果好。第二次搗固時，石碴能快速填充稿稿窩，相比于只用一次搗固，能得到更多的石碴補充，搗固后，道床穩定性更好；橋梁上、障礙物前后，鋼軌接頭前后等其它一些特殊情況，可能會用到兩次搗固，目的是為了軌枕底有更好的支撐效果。兩次搗固的作業速度較慢，非必要不要選擇這種作業方式。

三次搗固作業，作業條件同二次搗固，很少用到，夾持時間一般選擇2檔。

合適的搗固夾持時間選擇是做出高質量線路的必要條件，了解了夾持時間的檔位控制方法，對作業人員有指導意義。對一些非常規的線路，如道床板結，石碴特別松軟，特別密實的線路等，需要依實際情況做出調整。對于新修建的線路，需要多次重復搗固作業，工作量大，作業速度快是首要目的，可以根據線路實際情況選擇低一檔位的夾持時間。但至少要選擇2檔。

上述主要描述單機作業模式，即線路只搗固作業一次；還有雙機配合作業方式，即前一臺搗固車作業完成后，后一臺車再搗固作業一次，相應夾持時間的檔位選擇可考慮降低一檔，但雙搗時，至少選擇2檔，單搗時，至少選擇3檔。

5 結語

通過規范搗固夾持時間控制標準，夾持時間的輸入控制方法，來指導搗固作業過程，使搗固作業標準化，提高線路作業質量和延長維修線路的時間周期。通過規范搗固夾持時間控制，有利于我們對其它搗固作業條件進行優選，選擇出最合適的搗固作業過程控制方法，提高線路搗固作業質量和作業速度。

參考文獻：

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