羅云超，黃愛民（南寧鐵路局柳州機務(wù)段，工程師，廣西　柳州　545007）

機車轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力檢測臺的研制

羅云超，黃愛民
（南寧鐵路局柳州機務(wù)段，工程師，廣西柳州545007）

摘要：介紹了柳州機務(wù)段與柳州科路測量儀器有限責任公司，針對當前鐵路機車轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力測量傳統(tǒng)方法存在的問題，聯(lián)合研制的機車轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力檢測臺基本原理和結(jié)構(gòu)。該檢測臺核心技術(shù)是計算機和傳感器技術(shù)應(yīng)用及結(jié)構(gòu)上的巧妙設(shè)計，實現(xiàn)自動完成電器觸頭壓力的檢測，從而推進了鐵路電器檢修工藝的技術(shù)進步和檢修管理水平的進步。

關(guān)鍵詞：機車；轉(zhuǎn)換開關(guān)；檢測臺；研制

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.04.0012

機車轉(zhuǎn)換開關(guān)擔負著重要功能：一是用于機車運行前進和后退工況之間的轉(zhuǎn)換；二是用于機車牽引和電阻制動工況之間的切換。轉(zhuǎn)換開關(guān)工作特點是大電流、動作頻繁。在觸頭接觸壓力低時，若環(huán)境震動大，就容易發(fā)生觸頭接觸不良燒損。對于其觸頭接觸壓力測量，各鐵路局均沿用了傳統(tǒng)的彈簧秤測量方法，彈簧秤測力精度無法保證檢測數(shù)據(jù)可靠準確，易造成檢修質(zhì)量失控。因此，研制一臺結(jié)構(gòu)適應(yīng)測量要求、精度達到量值傳遞要求且可自動檢測的轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力檢測臺已勢在必行。

1　機車轉(zhuǎn)換開關(guān)概述

轉(zhuǎn)換開關(guān)是由12個靜觸頭和可動支架中的12個動觸頭構(gòu)成的，動觸頭隨著轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至不同位置，實現(xiàn)電路接通或斷開，以切換不同的控制對象。動、靜觸頭接觸后其接觸處必須具有一定的壓力，該壓力稱為觸頭壓力，觸頭壓力使觸頭之間的實際接觸面積增加，接觸電阻減小。觸頭壓力不足造成觸頭接觸電阻增加，在大電流下使觸頭燒損。因此在制造和維修中必須測量觸頭壓力，這是一個重要的性能指標。

2　轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力的檢測

目前國內(nèi)對電器觸頭壓力的測量絕大部分采用彈簧秤測量法，根據(jù)南寧鐵路局編制的內(nèi)燃機車檢修工藝，檢測機車轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力的方法為彈簧秤測量法。據(jù)了解，全路各機務(wù)段對電器觸頭壓力檢測也采用彈簧秤測量法（見圖1）。

圖1　彈簧秤測量作業(yè)圖

這種測量方法存在以下問題：

1）彈簧秤測量法精度無法保證，只是近似測量，不符合量值傳遞要求；

2）需人工拉動，拉力方向不易控制對測量精度影響大；

3）需逐一測量多組觸頭，工作效率低；

4）測量記錄由測試人員填寫，其準確性、真實性差。

3　轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力檢測臺的研制

對于觸頭接觸壓力測量，在電氣行業(yè)一直是個棘手的問題。因此需要摸索創(chuàng)新改變傳統(tǒng)的彈簧秤測量法，實現(xiàn)自動化檢測，提高檢測準確度和工作效率，從而為提高機車檢修數(shù)據(jù)管理創(chuàng)造先進的技術(shù)平臺。

3.1檢測臺技術(shù)指標及原理

3.1.1主要技術(shù)指標

1）測量范圍：壓力0~200 N；

2）分辨力：0.1 N；

3）示值誤差：±2% FS。

3.1.2基本原理檢測臺采用拉壓傳感器和工控機等配套的設(shè)施，主要由控制采集、氣動和工件定位旋轉(zhuǎn)3個子系統(tǒng)組成，其檢測精度可以使用備用的砝碼校核。將機車轉(zhuǎn)換開關(guān)放置于檢測試驗平臺上，測量時轉(zhuǎn)換開關(guān)動觸頭和靜觸頭在接觸狀態(tài)下，與設(shè)備的數(shù)據(jù)采集信號發(fā)生裝置形成一個導通回路，即在轉(zhuǎn)換開關(guān)主觸頭兩端加上24 V直流電源形成采集信號發(fā)生器。由風缸驅(qū)動的檢測頭抓住動觸頭，檢測頭拉爪慢慢拉動觸頭使其斷開，在斷開的瞬間，觸頭兩端的24 V電路斷開，即產(chǎn)生一個信號，啟動對裝在檢測頭上的壓力傳感器采集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸入微機處理得出最終的檢測結(jié)果，測量數(shù)據(jù)可顯示、存儲、查詢和打印。檢測臺可同時測量機車轉(zhuǎn)換開關(guān)A面6組觸頭壓力。通過微機界面操作將轉(zhuǎn)換開關(guān)在工作臺自動旋轉(zhuǎn)180°后，可同時測量B面另外的6組觸頭壓力。其原理見圖2所示。

圖2　壓力檢測臺工作原理示意圖

3.2檢測臺部件結(jié)構(gòu)檢測臺由控制柜和檢測試驗平臺兩大部件構(gòu)成（見圖3），通過計算機控制程序自動實現(xiàn)對機車轉(zhuǎn)換開關(guān)動觸頭的夾抓、均勻拉伸、旋轉(zhuǎn)、壓緊和定位等操作。

圖3　檢測臺結(jié)構(gòu)圖

3.2.1檢測臺控制柜控制柜由工業(yè)微機、電子插件、控制電器、顯示器、打印機等組成。在控制柜計算機系統(tǒng)操作主界面（見圖4），使用鼠標點擊進入相應(yīng)功能，通過微機控制采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，檢測臺自動完成動作控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等功能。

圖4　檢測臺操作主界面

3.2.2檢測試驗平臺檢測試驗平臺由以下3部分構(gòu)成：

1）數(shù)據(jù)采集信號發(fā)生裝置:由驅(qū)動氣缸、夾緊機構(gòu)、導通壓片、24 V電源等組成。實現(xiàn)觸頭斷開瞬間產(chǎn)生一個信號，使微機接收并發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令，采集拉力傳感器的數(shù)據(jù)。

2）拉力檢測頭:主要由拉桿驅(qū)動氣缸、拉桿、拉壓力傳感器、夾爪驅(qū)動氣缸、夾爪、定位傳感器等輔助件組成。

3）工件壓緊定位平臺:是對待檢測部件進行定位，夾緊，在測量過程中實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，完成轉(zhuǎn)換開關(guān)兩排觸頭壓力的檢測。工作平臺主要由工件壓緊定位機構(gòu)、電動轉(zhuǎn)動機構(gòu)、位置傳感器等主要部件組成。

3.2.3計算機控制檢測臺工作流程檢測臺通過計算機自動控制工作流程，確保轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點壓力的整個檢測過程按設(shè)定程序流程自動地可靠運作和準確執(zhí)行。計算機控制檢測臺工作流程見圖5所示。

圖5　計算機控制檢測臺工作流程圖

4　效果

機車轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點壓力檢測臺用于檢測內(nèi)燃機車自動轉(zhuǎn)換開關(guān)主觸頭接觸壓力，檢驗是否達到檢修工藝要求。檢測臺自動完成檢測、顯示數(shù)據(jù)、判斷檢測結(jié)果、打印檢修記錄。系統(tǒng)有自診斷功能，對系統(tǒng)的工作狀態(tài)自檢；有準確度自驗功能，用配置的砝碼，對檢測臺準確度自校驗。檢測臺解決了長期困擾的觸頭接觸壓力測量不準、操作不便、檢修記錄不實的問題，為提高機車檢修質(zhì)量創(chuàng)造了很好的平臺。

5　結(jié)束語

隨著科技進步，各行業(yè)機電一體化設(shè)備得到越來越廣泛的使用。電器作為機電一體化設(shè)備的重要器件，其失效的主要特征是觸頭接觸不良，而觸頭接觸不良的重要原因則是觸頭壓力不足。目前觸頭壓力檢測手段落后，尚未有自動化程度高的檢測設(shè)備。機車轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓力檢測臺的研制成功推進了電器檢修工藝的技術(shù)進步和檢修管理水平的進步，其技術(shù)方案也為各行業(yè)電器觸頭壓力檢測提供了一個示范。鐵路設(shè)備的質(zhì)量是鐵路深化發(fā)展的基礎(chǔ)，鐵路運輸設(shè)備質(zhì)量必須有大的提高才能滿足相應(yīng)發(fā)展需求，運輸設(shè)備檢測技術(shù)大幅度提高已是勢在必行。從今后幾年鐵路發(fā)展來看，機車、動車、客車等重要設(shè)備的電器觸頭檢測工作量將越來越大，其可靠性要求越來越高，急需相應(yīng)的高科技檢測手段。因此，本檢測臺的研制及時響應(yīng)了鐵路發(fā)展需求，具有廣闊的技術(shù)推廣前景。

文章編號：1006-8686（2015）0034-03

文獻標識碼：B

中圖分類號：U260.14+6