900t轮胎式运梁车转向方式分析

李秋生，孟祥利，孙振军，朱红星

（河北工程大学 机电学院，河北 邯郸 056038）

运梁车（图1）是高速铁路建设不可缺少的运架设备之一，在国产900t运梁车转向方式上大多采用连杆转向方式，而在独立转向控制方式上应用较少，但国外进口高速铁路运架设备已广泛采用独立转向系统，因此，为紧跟世界运架设备发展趋势，国内也开始生产独立转向方式900t运梁车，因900t轮胎式运梁车是一种特殊的车辆，属于多轴车，车身较长，轮组载荷大，安全性要求高，要求其转向半径要小，因此对运梁车转向形式的要求也是灵活多样。本文根据运梁车实际工况来分析900t运梁车16轴线独立转向系统的控制方式和特点。

图1 运梁车

1 独立转向系统的构成及转向模式

运梁车独立转向液压系统每个轮组由1片比例阀和1个单独的转向油缸带动，可以按控制要求实现不同的转角，因此可以完成多种模式的转向。运梁车的转向模式分为：全八字转向、前八字转向、后八字转向、斜行、横行、中心回转等，每种转向模式都能按照车辆运行的实际转向要求进行转向。一般情况下900t轮胎式运梁车采用：全八字转向、前八字转向、后八字转向和斜行，如图2所示；司机可以根据不同需要在运梁过程中变换转向模式，控制运梁车沿着要求的方向行走。

图2 运梁车转向模式

2 独立转向系统的控制

由于转向机构的机械形式使转向时油缸的行程与轮组的转角不成线性变化，非线性带来的后果是多轮组转向的同步协调难以保证，但是为了提高多轮组转向的同步协调精度，减少轮胎磨损，只能通过提高转向速度，缩短转向响应时间来解决。

控制系统是独立转向的关键环节，其复杂程度是业内周知的，运梁车有多少个轮组就有多少个闭环控制系统，并且还要解决多闭环系统之间的同步协调问题。从控制理论上来说各轮组可以做到精确无级转向并同步协调，但要求完成控制的工作主机功能强大，运算速度快，在控制900t运梁车的32个闭环控制转向系统进行实时转向时，所选择工作主机运算量较大，同时电器控制系统硬件由PLC控制，每个独立均衡油缸支架上安装有1个编码器，与PLC构成一个闭环控制系统。在工程中对各轮组往往采用有级目标控制方式，即先通过计算得出在不同转向模式下不同转弯半径时各轮组的转角值，以此作为各闭环控制的目标值，对转角范围内等分得越多控制精度越高，转向越独立。但是考虑到独立转向运梁车一般情况，还必须根据总体设计来确定所需转向的最大角度。

3 负载敏感泵与转向多路阀的工作关系

900t运梁车独立转向是由32轴组成，负载敏感变量泵为32组电磁控制负载敏感式比例多路换向阀供油，各比例阀的流量之和即为负载敏感变量泵的输出流量（实际上负载敏感泵的流量略大于各比例阀流量），此调速方式为容积调速；由于比例阀内部设置了定差减压阀，使比例阀芯上的压降保持一恒定值ΔP，因此比例阀的流量只与阀的开启度（供给比例阀的电流）成正比而与负载大小（负载压力P）无关；比例多路换向阀内部的梭阀通过LS口把最大负载（油缸压力）反馈到负载敏感变量泵的X口上，因此，负载敏感变量泵的输出压力是随各负载中最大负载的变化而变化的（Pp＝P+ΔP），对于负载较小的那些阀高出部分的压力被减压阀消耗了。

泵上的负载敏感压力设定值一般为30bar左右；同时负载敏感变量泵还具有压力补偿功能（或称压力切断功能），当泵的出口压力达到补偿或切断压力时使泵的斜盘回摆，输出流量减少，防止压力继续升高而损坏泵。使比例多路换向阀的溢流压力略高于切断压力能够防止压力振荡和系统液压油大量溢流而发热。如果所有比例阀都无输出则泵出口压力在略高于负载敏感压力设定值时斜盘回摆减小流量输出，此时泵处于低压小流量待命状态，小排量用来补偿泵的内泄漏和负载敏感式比例多路换向阀先导流量。因此，采用负载敏感变量泵与负载敏感式比例多路换向阀组成的系统能真正做到了泵的压力、流量与执行元件所需完全匹配。

4 转向机构的阀块及在管路中布置

采用德国哈威公司生产的多路比例阀，按照不同的控制方式组成不同的组别（如两联、三联、四联等）进行轴数分配，在900t16轴线的运梁车上，采用了4组三联阀和10组二联阀来控制32个转向油缸，为了减小软管弹性对转向造成的影响，提高系统的动态响应特性，电磁控制负载敏感式比例多路换向阀应尽量靠近执行元件（转向油缸等）安装，采用几片为一组阀的分散布置，且信号反馈管用钢管联接。可以提高转向精度和响应效果。

5 独立转向系统的优缺点

优点：能实现多种转向模式，运梁车机动灵活，转向精度高，同步协调性能较好，基准确定后系统对各种误差都能进行修复、适合路面不平、大、小场地制梁场的使用，适应广泛；缺点：系统复杂，配置成本高，维修工作量大，对维修人员要求较高，转向系统消耗功率大。

[1] 唐经世.高速铁路900t级轮胎式运梁车优化方案[J].建筑机械化，2005，(06)：16-17.

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