劉鐵軍

(廣鐵集團(tuán)廣州客專基礎(chǔ)設(shè)施維修基地,廣州 510600)

鋼軌打磨車 DLC控制系統(tǒng)簡介

劉鐵軍

(廣鐵集團(tuán)廣州客專基礎(chǔ)設(shè)施維修基地,廣州 510600)

介紹PGM-48鋼軌打磨車走行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),重點(diǎn)分析了走行驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng) DLC。通過對(duì) DLC系統(tǒng)外部控制原理的分析,可以掌握 PGM-48鋼軌打磨車走行驅(qū)動(dòng)的工作原理,有利于鋼軌打磨車的操作;對(duì)于鋼軌打磨車走行出現(xiàn)的故障,通過 DLC控制原理可分析出故障原因,提高故障處理效率。

PGM-48鋼軌打磨車 走行驅(qū)動(dòng) DLC控制

PGM-48鋼軌打磨車是從美國 HTT公司引進(jìn)的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械,它的走行驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用了典型的變量泵——變量馬達(dá)容積調(diào)速閉式循環(huán)液壓回路。該系統(tǒng)傳動(dòng)效率高,無級(jí)調(diào)速范圍大;機(jī)械的調(diào)速和換向由DLC(Digital Loop Controller)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),它傳動(dòng)平穩(wěn),能量利用率高。DLC是包含了微處理器的閉環(huán)控制器,目的是滿足液壓閉環(huán)伺服系統(tǒng)和基于比例的系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要液壓元件、變量泵、變量馬達(dá)、電子比例閥和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等均采用力士樂(REXROTH)公司的產(chǎn)品,系統(tǒng)工作可靠。

1 DLC分部和構(gòu)成

一列 PGM-48鋼軌打磨車有 3節(jié)車廂,共有 8個(gè)DLC,其中 1號(hào)車廂和 3號(hào)車廂為打磨車,2號(hào)車廂為生活車。1號(hào)車有 1～4號(hào) 4個(gè) DLC插槽,3號(hào)車上有5～8號(hào) 4個(gè) DLC插槽。在這 8個(gè) DLC中,1號(hào)或者 8號(hào)可以由人為設(shè)定其中一個(gè)成主 DLC,負(fù)責(zé)協(xié)同所有DLC的參數(shù),達(dá)到八軸同步的功能。一個(gè) DLC控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵(DRIVE PUMP)和對(duì)稱安裝在一根軸上的兩個(gè)液壓馬達(dá)的排量。DLC通過 MDSD(Mobile Dual Solenoid Driver)電路板來控制驅(qū)動(dòng)泵上電子比例伺服閥(簡稱為 EP閥),通過 EDA電路板來控制馬達(dá)上的EP閥,從而達(dá)到控制兩者排量的目的。

2 DLC外部控制原理

2.1 DLC系統(tǒng)外部控制原理

8個(gè) DLC的工作原理如圖 1。

圖1 工作原理圖

1車和 3車的 28 V電源分別由車上的電池供給。1車和 3車的控制系統(tǒng)完全相同,通過兩個(gè)車廂控制面板上的車廂激活控制旋鈕(CAB ACTIVE,見圖 1中?)來設(shè)定當(dāng)前工作的控制車廂。如圖 1中所示,1車和 3車的車廂激活控制旋鈕為互鎖關(guān)系。當(dāng) 1車的車廂激活控制旋鈕閉合時(shí),3車的旋鈕斷開,此時(shí) 3車的所有控制信號(hào)均不能進(jìn)入 DLC。8個(gè) DLC的結(jié)構(gòu)完全一樣,通過人為設(shè)置 DLC板上的 DIP開關(guān),使 1號(hào)和 8號(hào)成為待選主 DLC,然后通過車廂激活控制旋鈕,使 DLC1或者 DLC8的 TB4 DIR端口得電,成為當(dāng)前的主 DLC。如圖 1中所示,以 1車為當(dāng)前的控制車廂,1車上的 DLC1由于車廂激活控制旋鈕閉合,TB4 DIR(見圖 1中?)得電,DLC1便成為當(dāng)前的主 DLC。此時(shí),其它的 2～8號(hào) DLC的走行速度信號(hào)完全由主DLC通過 RS485通訊總線給定。鋼軌打磨列車如果需要運(yùn)行,必須閉合車廂控制面板上的走行禁止燈形開關(guān)(DRIVE STOP,見圖 1中?),使其燈滅。走行禁止開關(guān)閉合使得走行禁止繼電器得電,從而 1～8號(hào)DLC的 TB4 RUN接口得到一個(gè) 24 V高電平,使 DLC開始工作,控制面板上驅(qū)動(dòng)手柄的信號(hào)進(jìn)入 DLC,控制打磨列車的走行速度。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí),為了防止 DLC的錯(cuò)誤信號(hào)進(jìn)入 MDSD導(dǎo)致列車速度失控,需要通過當(dāng)前控制車廂電氣間里面的緊急驅(qū)動(dòng)開關(guān)(見圖 1中?)控制緊急驅(qū)動(dòng)繼電器(見圖 1中?),切斷各 DLC輸出的信號(hào),并將驅(qū)動(dòng)手柄的信號(hào)直接輸入各MDSD,從而控制打磨列車的走行速度。1車 MDSD輸入繼電器(見圖 1中?)在 1車車廂激活控制旋鈕閉合時(shí)得電,繼電器閉合。正常情況下,閉合的 MDSD輸入繼電器沒有任何的輸入信號(hào),緊急情況時(shí),驅(qū)動(dòng)手柄的速度信號(hào)繞過 DLC,通過 MDSD輸入繼電器直接進(jìn)入 MDSD,從而控制列車的走行速度。

2.2 主 DLC外部控制原理

設(shè)定 1車為當(dāng)前的控制車廂,DLC1為當(dāng)前的主DLC,控制原理圖如圖 2。

圖2 主DLC外部控制原理圖

通過車上電池供電,DLC的 TB6-1端口得電,DLC開始自檢,并通過板上的一個(gè)“FAULT”顯示自檢狀況。如果“FAULT”熄滅,表示 DLC自檢通過,可以工作;如果一直閃爍,則表示 DLC存在故障,無法正常工作。如果自檢通過,可以閉合走行靜止燈形開關(guān),使其燈滅,DLC1的 TB4A-8RUN端口得電,并通過電纜(見圖 2中?)連接到其它的 DLC,使得其它 DLC也開始工作。閉合 1車的車廂激活控制旋鈕,DLC的 TB4A-7 DIR端口得電,DLC1成為當(dāng)前的主 DLC。DLC通過TB3A-1和 TB3A-2端口分別給電源板(見圖 2中?)輸入正負(fù) 15 V電壓,電源板將電壓變?yōu)檎?fù) 5 V,并將電壓輸入驅(qū)動(dòng)手柄(見圖 2中?)。驅(qū)動(dòng)手柄就是一個(gè)滑動(dòng)變阻器,輸入輸出范圍均為 ±5 V,通過驅(qū)動(dòng)手柄調(diào)節(jié)輸入 DLC電壓的大小,并通過電壓的極性來確定打磨列車的走行方向(向前或者向后)。驅(qū)動(dòng)手柄中有一個(gè)開關(guān),端口為 A、C,在驅(qū)動(dòng)手柄為中擋時(shí),即滑動(dòng)變阻器位于中部,輸出應(yīng)為 0,列車速度也相應(yīng)為 0。為了防止電源板輸入驅(qū)動(dòng)手柄的電壓存在誤差,當(dāng)驅(qū)動(dòng)手柄處于中擋時(shí),閉合 A、C端口的開關(guān),使接地電壓直接進(jìn)入 DLC的 TB2A-3端口,使此時(shí)輸入DLC的電壓為零。如果發(fā)生緊急情況,如 DLC故障,此時(shí) DLC輸出信號(hào)導(dǎo)致列車速度超過預(yù)定限制,需要閉合緊急驅(qū)動(dòng)開關(guān)(見圖 2中?),1車的車廂激活控制旋鈕為閉合狀態(tài),MDSD輸入繼電器吸合,緊急驅(qū)動(dòng)繼電器(見圖 2中?)將得電,DLC1通過 TB1A-5和TB1A-6端口輸出給 MDSD的信號(hào)被切斷,驅(qū)動(dòng)手柄的速度信號(hào)直接通過 MDSD輸入繼電器和緊急驅(qū)動(dòng)繼電器進(jìn)入 MDSD的 9號(hào)端口,原本與 DLC的 TB1A-6端口相連接的 12號(hào)端口接地。工作模式選擇開關(guān)主要用于選擇當(dāng)前的工作模式,改變打磨列車的速度限制。當(dāng)工作模式選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到打磨時(shí),DLC的 TB3A-13端口通過車廂激活控制旋鈕得到一個(gè) 24 V高電平,由此限制打磨列車打磨作業(yè)時(shí)的速度;工作模式選擇開關(guān)為走行時(shí),TB3-13 AUX#1端口懸空,輸入為低電平,列車速度允許達(dá)到最大上限。打磨方向旋鈕(見圖 2中?)用于設(shè)定打磨時(shí)的行進(jìn)方向,輸出為 5 V,0或者 -5 V,信號(hào)進(jìn)入 DLC的 TB2A-3端口。當(dāng)旋鈕位于中部時(shí),輸出 0,TB2A-3端口得到的電壓信號(hào)為 0,此時(shí)打磨列車不會(huì)有動(dòng)作;當(dāng)旋鈕選擇向前時(shí),輸出 5 V,列車向前打磨;選擇向后時(shí),輸出 -5 V,列車向后打磨。打磨作業(yè)時(shí)速度是由打磨速度旋鈕(見圖 2中?)控制,打磨速度旋鈕是一個(gè) 10K的滑動(dòng)變阻器,人為的將其平均分為 10個(gè)檔位,控制 0～5 V的電壓信號(hào),并將信號(hào)輸入 DLC的 TB3A-11端口。通過安裝在馬達(dá)上的頻率傳感器(見圖 2中?)可以測量馬達(dá)的轉(zhuǎn)速,并將信號(hào)輸入到 DLC的 TB4A-6端口中,也輸入到EDA的 10號(hào)端口。EDA將馬達(dá)的排量信號(hào)與 DLC通過 TB1A-8端口輸出的馬達(dá)排量信號(hào)比較處理以后,輸出給馬達(dá)上面的兩個(gè) EP閥線圈(見圖 2中?),調(diào)節(jié)閥門的閉合程度,控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速,從而調(diào)節(jié)打磨的速度。通過安裝在驅(qū)動(dòng)泵上的前端壓力傳感器和后端壓力傳感器(見圖 2中?),得到泵中的高壓和低壓信號(hào),通過 DLC的處理,分別從 DLC的 TB1A-5和 TB1A-6端口輸入給 MDSD的 9號(hào)端口和 12號(hào)端口。MDSD將 DLC輸入的信號(hào)處理后變?yōu)殡娏餍盘?hào),輸入給驅(qū)動(dòng)泵的前端線圈和后端線圈(見圖 2中○k),控制驅(qū)動(dòng)泵的排量。DLC的 TB3A-16端口輸出驅(qū)動(dòng)故障信號(hào),當(dāng) DLC正常運(yùn)行時(shí),驅(qū)動(dòng)故障繼電器斷開,驅(qū)動(dòng)故障燈熄滅;當(dāng) DLC出現(xiàn)故障時(shí),TB3A-16端口輸出高電平,使驅(qū)動(dòng)故障繼電器吸合,驅(qū)動(dòng)故障燈亮起。

2.3 從 DLC外部控制原理

從 DLC的控制原理如圖 3所示。

從 DLC的結(jié)構(gòu)與主 DLC的構(gòu)造完全一樣,從DLC外部沒有速度信號(hào)的直接輸入,而是由主 DLC通過 RS485總線(見圖 3中①)輸入,速度信號(hào)通過從DLC處理后仍然由 TB1A-5和 TB1A-6輸出給 MDSD。馬達(dá)頻率信號(hào)與泵的壓力信號(hào)仍由相同的端口輸入,通過 DLC處理之后輸入 MDSD和 EDA,從而控制每根軸的運(yùn)行。在緊急情況下,驅(qū)動(dòng)手柄的信號(hào)通過緊急驅(qū)動(dòng)開關(guān)(見圖 3中②)和緊急驅(qū)動(dòng)繼電器進(jìn)入從DLC對(duì)應(yīng)的 MDSD,控制緊急情況下泵的排量。

圖3 從DLC外部控制原理圖

3 結(jié)語

DLC控制系統(tǒng)是 PGM-48鋼軌打磨車的主要控制部件,打磨車的主要功能走行與打磨均通過 DLC系統(tǒng)來控制,通過對(duì)整個(gè) DLC系統(tǒng)外部控制原理的了解,可以大致掌握 PGM-48鋼軌打磨車的工作原理,更有利于鋼軌打磨車的操作。對(duì)于鋼軌打磨車出現(xiàn)的故障,通過 DLC控制原理也可以大概分析出故障方向,從而減少尋找故障原因的時(shí)間,提高故障處理效率,使打磨車創(chuàng)造更多的效益。

PGM-48鋼軌打磨車采用的是美國 20世紀(jì) 90年代的技術(shù),在技術(shù)更新?lián)Q代如此之快的今天,DLC控制系統(tǒng)雖然有著諸多的好處,但也逐漸與當(dāng)前的趨勢脫節(jié)。在以前技術(shù)不是很成熟的時(shí)候,采用一個(gè) DLC控制一根軸的方法,當(dāng)一個(gè) DLC出現(xiàn)故障,其他 DLC仍能運(yùn)行,對(duì)打磨車運(yùn)行并無太大影響。現(xiàn)在,技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)純熟,完全可以用一套控制系統(tǒng)控制所有的軸,簡化打磨車的控制系統(tǒng),減少打磨車的故障率,并且能夠降低打磨車的日程維護(hù)費(fèi)用,做到一舉多得。

[1]寶雞南車時(shí)代工程機(jī)械有限公司.PGM-48(China2#)操作手冊(cè)[Z].陜西：寶雞南車時(shí)代工程機(jī)械有限公司,2004.

U216.65

B

1003-1995(2010)02-0094-04

2009-10-10;

2009-11-23

劉鐵軍(1975— ),男,湖南耒陽人,工程師。

(責(zé)任審編 王 紅)