羅 峰，馬 晨

（昆明鐵道職業(yè)技術學院，云南昆明 650299）

0 引言

搗固車是大型養(yǎng)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(yè)，提高道床石碴的密實度，增加軌道的穩(wěn)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(yè)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(yǎng)路機械這種不常見的設備，但是目前開設了鐵道養(yǎng)路機械應用技術專業(yè)的高職院校大多只具備少量的計算機仿真實訓系統(tǒng)，具備大型養(yǎng)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(tǒng)的開發(fā)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(jīng)屆滿的實際搗固車，由于其控制系統(tǒng)為智能化自動控制系統(tǒng)，該車的智能化自動控制系統(tǒng)已經(jīng)全部被拆除和損壞，若要恢復到原來的狀態(tài)其費用高昂，并結合實際出發(fā)，針對于滿足于教學的目的出發(fā)，對搗固車進行教學功能開發(fā)。開發(fā)項目包括：動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、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(tǒng)的動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)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(tǒng)裝配；最終完成搗固車教學系統(tǒng)的試驗驗證，同步完成實車教學系統(tǒng)開發(fā)過程研究。

針對搗固車搗固裝置電路控制系統(tǒng)項目的設計開發(fā)與實施進行論述。

2 液壓和電氣控制系統(tǒng)

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(jù)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(tǒng)控制要求

搗固車教學氣動原理如圖1 所示。氣動系統(tǒng)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(tǒng)控制要求

油缸及冷卻驅動系統(tǒng)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(tǒng)液壓原理

2.3 控制系統(tǒng)設計

2.3.1 電源電路

控制系統(tǒng)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(jiān)控、短路保護、過載保護、失壓保護電路。AV 220 V 經(jīng)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(jīng)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(jīng)直流斷路器、熔斷器FU5 給液壓控制系統(tǒng)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(tài)，必須重新按啟動按啟動按鈕電才能夠進入工作狀態(tài)。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(fā)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(shù)顯電壓、電流表用于監(jiān)測進線工作電壓、負載的工作電流、功率、消耗的電能，用以監(jiān)測整個電路的工作狀態(tài)。DC 數(shù)顯電壓、電流表用于監(jiān)測DC 24 V 電壓的工作狀態(tài)。

2.3.2 電磁閥控制電路

系統(tǒng)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(xiàn)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(xù)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(tǒng)的描述一臺服務期已經(jīng)屆滿的實際搗固車搗固裝置電路控制系統(tǒng)的設計與實施過程，該電路控制系統(tǒng)現(xiàn)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(fā)與實施過程，鍛煉專業(yè)教師的科研能力，提高青年教師的專業(yè)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(yǎng)學生嚴謹認真的工作態(tài)度和職業(yè)素養(yǎng)。在開發(fā)與實施過程中，學生在做中學、學中做，對專業(yè)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(chǎn)教融合的搗固車搗固裝置教學系統(tǒng)開發(fā)（2022J1664）。