一種用于教學的D08-32 型搗固車電氣控制方法

羅 峰，馬 晨

（昆明鐵道職業技術學院，云南昆明 650299）

0 引言

搗固車是大型養路機械的一種常用機械，適用于鐵路線路的新線施工，對軌道進行自動抄平、起撥道、道碴搗固作業，提高道床石碴的密實度，增加軌道的穩定性，消除軌道的方向偏差以及左、右水平偏差和前后高低偏差，使軌道線路達到線路設計標準和線路維修的要求，保證列車的安全運行。職業教育中采用實物開展實訓非常必要，尤其是對于鐵道大型養路機械這種不常見的設備，但是目前開設了鐵道養路機械應用技術專業的高職院校大多只具備少量的計算機仿真實訓系統，具備大型養路機械實車并用于實訓的高職院校還沒有。因此，開展基于搗固車實車搗固裝置教學系統的開發具有重大意義。

1 項目總體內容

項目是基于一臺服務期已經屆滿的實際搗固車，由于其控制系統為智能化自動控制系統，該車的智能化自動控制系統已經全部被拆除和損壞，若要恢復到原來的狀態其費用高昂，并結合實際出發，針對于滿足于教學的目的出發，對搗固車進行教學功能開發。開發項目包括：動力系統、液壓系統、控制系統、工作裝置，圍繞《搗固車運行檢修與施工課程標準》中的實訓內容分解搗固裝置教學功能，完成設計方案；然后確定搗固車搗固裝置教學系統的動力系統、液壓系統、控制系統分項的設計任務。之后，進行自制件加工、外購件采購及相關部件和系統裝配；最終完成搗固車教學系統的試驗驗證，同步完成實車教學系統開發過程研究。

針對搗固車搗固裝置電路控制系統項目的設計開發與實施進行論述。

2 液壓和電氣控制系統

設計的搗固車電路控制對象有1 個液壓泵站，13 個液壓電磁閥，其中單控液壓閥5 個、雙控液壓閥6 個、單控氣動閥2 個。根據搗固車搗固裝置教學的需要，13 個閥體的控制相互獨立，單獨控制，使搗固裝置的各構件能進行動作分解。

2.1 氣動系統控制要求

搗固車教學氣動原理如圖1 所示。氣動系統包括空氣壓縮機總成、起撥道裝置鎖定氣缸、搗固裝置鎖定氣缸、電磁閥。其控制要求為：兩個電磁閥分別采用兩個帶自鎖的按鈕或旋鈕控制，兩個裝置的鎖定均采用得電解鎖、失電鎖閉控制。

圖1 搗固車教學氣動原理

2.2 液壓系統控制要求

油缸及冷卻驅動系統液壓原理如圖2 所示。其中各液壓、氣動電磁閥的名稱、代號、控制部位見表1，液壓氣動部件控制類型為開關量、控制電壓為DC 24 V。

表1 液壓、氣動電磁閥名稱、代號及控制功能

圖2 油缸及冷卻驅動系統液壓原理

2.3 控制系統設計

2.3.1 電源電路

控制系統電源電路如圖3 所示，該電路的主要作用是把單相AC 220 V 電源轉換成控制電路所需的DC 24 V 電源，控制電路包括：電壓電流監控、短路保護、過載保護、失壓保護電路。AV 220 V 經總空氣開關QF1 分為兩路：一路送往失壓保護電路；另一路送往DC 24 V 開關電源。其中：①電源啟動：按壓啟動按鈕SB5，交流接觸器KM1 線圈得電，KM1 輔助觸頭閉合并自鎖，同時KM1 主觸頭也閉合，這時AC 220 V 經FU1、KM1 主觸頭給DC 24 V 開關電源提供交流電原，DC 24 V 開關電源把AV 220 V 轉換成DC 24 V 電源輸出，再經直流斷路器、熔斷器FU5 給液壓控制系統供電；②電源停機：SB6 為停機按鈕，按下SB6 交流按觸器線圈失電，KM1 所有觸頭復位，電路停止工作；③失壓保護：當進線電壓停電時，交流接觸器KM1 控制線圈失去電壓，KM1 所有觸頭復位，電路停止工作。要想重新進入工作狀態，必須重新按啟動按啟動按鈕電才能夠進入工作狀態。這樣可避免停電后又突然來電造成事故。

圖3 搗固車電源電路

電路中HL1 為控制柜電源進線指示燈，HL2 為啟動按鈕SB5 工作指示燈，HL3 為停止按鈕工作指示燈。E-STOP 為急停按鈕，當電路發生故障時可迅速按下該按鈕使設備立即停止工作，避免事故進一步擴大。電路中FU1～FU4 為交流短路保護熔斷器。FU5、FU6 為DC 24 V 短路保護熔斷器。QF1 為交流斷路器，QF2 為直流斷路器，他們都具有短路、過載保護功能。AC 數顯電壓、電流表用于監測進線工作電壓、負載的工作電流、功率、消耗的電能，用以監測整個電路的工作狀態。DC 數顯電壓、電流表用于監測DC 24 V 電壓的工作狀態。

2.3.2 電磁閥控制電路

系統中共有23 個液壓、氣動電磁閥，每個電磁閥的控制電路設計與實施基本相似，現以控制搗固裝置升降為例說明控制電路的設計過程，搗固裝置升降控制電路如圖4 所示。

圖4 搗固裝置升降控制電路

搗固裝置升降控制電路工作過程：DC 24 V 電源經3 位帶自鎖轉換開關SA2，分兩路去分別控制搗固裝置升降液壓換向閥的電磁線圈IS13、IS12。①當轉換手柄SA2 置1 位時，DC 24 V電源經熔斷器FU8 給電磁閥IS13 供電，電磁閥IS13 得電動作，使搗固裝置上升。SQ1 為行程開關，當搗固裝置上升到設定位置時，搗固裝置使SQ1 斷開，搗固裝置停止上升，起到上升時的限位保護作用。若要使搗固裝置下降，只需將轉換手柄SA2 置于3位即可；②當轉換手柄SA2 置2 位時，電磁閥IS13、IS12 均與DC 24 V 電源斷開，電磁閥IS13、IS12 均不得電，電磁換向閥處于中間位置，搗固裝置停止上升或停止下降；③當轉換手柄SA2置3 位時，DC 24 V 電源經熔斷器FU9 給電磁閥IS12 供電，電磁閥IS12 得電動作，使搗固裝置下降。SQ2 為行程開關，當搗固裝置下降到設定位置時，搗固裝置使SQ2 斷開，搗固裝置停繼續下降，起到下降時的限位保護作用。若要使搗固裝置上升，只需將轉換手柄SA2 置于1 位即可。

3 結束語

系統的描述一臺服務期已經屆滿的實際搗固車搗固裝置電路控制系統的設計與實施過程，該電路控制系統現已設計、制作、調試完成，并取得較好的效果。該電路制作成本低、操作方便、工作安全可靠。該電路在設計、制作、調試過程中充分讓青年教師和學生積極參與開發與實施過程，鍛煉專業教師的科研能力，提高青年教師的專業水平、操作技能和工程實踐能力，帶動青年教師隊伍的成長。

學生在參與項目過程中提高分析問題和解決問題的能力，培養學生嚴謹認真的工作態度和職業素養。在開發與實施過程中，學生在做中學、學中做，對專業知識的學習與掌握起到積極的、不可替代的作用。

云南省教育廳科學研究基金項目資助：基于產教融合的搗固車搗固裝置教學系統開發（2022J1664）。