DXC—500大修列车驱动同步调试方法的优化

摘 要：通过对DXC-500大修列车走行驱动控制原理进行了分析，构建了对驱动系统调试的方法模型，判断系统调试到位的依据，提出了驱动调试的经验值。经实际验证，该方法快捷可靠，为解决走行闭环系统中的液压马达的同步调试问题提供了借鉴

关键词：DXC-500型大修列车 ；走行驱动；同步调试

DXC - 500 overhaul train driven synchronous debugging methods of optimization

HU Chuanliang

Abstract： By DXC-500 drive control principle analysis of train overhaul， build a debugging method model of drive system， judging system in place based on the proposed driver debugging exp. An actual verified， which is fast and reliable， closed-loop system of solving hydraulic motor synchronizing debugging provided in reference

Keywords： dxc-500 type overhaul train； walk the line driver； synchronous debugging

中图分类号：U216.1

DXC-500线路大修列车具有单独更换钢轨、轨枕和同步更换钢轨及轨枕三种作业功能。其走行驱动采用闭式液压系统，四个轴重不同的两轴动力转向架，一个动力转向架上两个马达串联分别给两车轴提供驱动力。在运用中，驱动同步的调试难度大。本文提出一种快捷可靠的调试方法。

1.走行驱动系统概述

DXC-500大修列车的扣件车有两个动力转向架，作业车有一个动力转向架，动力车有一个动力转向架。四个液压泵带动八个液压马达，由马达驱动车轴。其四个液压泵并联，每个油泵给一个转向架上的两个串联马达提供动力。驱动示如图1。

图1单个动力转向架走行驱动示意图

驱动系统为闭液压系统，每个双向变量泵为一个转向架的两个马达供油，马达为双向变量马达。三位四通电磁阀控制两个马达的旋转方向。前行时，液压油由变量泵出油口流到马达A，流经马达B，再回到变量泵的回油口。作业时外荷载变化频繁，马达的容积效率存在差异，引起马达排量的变化[1]，会导致马达不同步，需要进行同步控制。与其它控制方式相比，液压同步控制具有组成方便、同步控制精度高、易于实现与控制和适宜大功率场合等特点[3]。主要分为机械、节流调速、液压缸串联、同步阀、同步缸、同步马达、泵控式和比例伺服控制以及数字阀控同步回路等[2]。液压同步控制可用补油或放油方式实现。根据实验和计算机仿真结果证明补油式同步回路的动态特性明显优于放油式同步回路[4]。该车设计了补油式补油机构。其功能是补偿马达容积效率变化导致的流量损失。此外，作为辅助油源，系统对应每个动力转向架驱动回路设计了蓄能器。

对于由两个液压马达同时驱动同一机械构件的系统来说，一般的同步控制是以两个液压马达输出的速度相等作为控制的目标[5]。 由于四个动力转向架的轴重不同，与钢轨的粘着力也不同，系统在实际运用工况下，可承受的最大荷载应不小于最大粘着力，并且能在最大荷载条件下正常工作。为获得高精度的同步输出，系统各执行元件、反馈、检测元件及控制元件等的性能间应具有严格的匹配关系[6]。因此，调试方法对保证马达驱动力匹配，运转同步非常关键。

2.控制原理、调试模型及调试方法

2.1驱动控制原理

补油机构在整个走行驱动控制中起着非常关键的作用，它把压力的变化转换成流量，对主管路补油，平衡两个马达工作压力。其补油功能与动力系统的合理匹配，直接关系到同一个动力转向架上的两个动力轴的同步精度。否则，两个马达会出现干涉，动力轴相互干涉，影响作业能力，甚至出现跳轮、擦伤钢轨，缩短马达的寿命。图2为同一个转向架的两个马达不同步造成钢轨擦伤的照片。

图2钢轨擦伤示意

补油机构功能的实现，其预置弹簧起着核心作用，调整补油机构弹簧的预紧力，就能调整补油机构的补油时机，当系统调定到一定值时，即可满足量马达同步，又可满足承受极限荷载的工况。其控制原理如图3。 图3 补油机构原理图

一个补油机构由四个单向阀、两个过滤器、两个节流孔和一个液控两位两通换向阀组成。当 口为进油口时， 为进油口压力， 为马达正常工作的背压，压力油经单向阀、过滤器、节流孔后到达液控两位两通换向阀 端。进油口压力 通过两位两通阀与马达 点压力 形成比较器。在 、 断开工况下，存在关系式：

；

令：

其中： 为阀芯动作的压差； 为弹簧的弹性因数； 为弹簧的压缩量； 为主油路压力； 为 点的压力； 为弹簧预紧力为； 为弹簧作用于阀芯面的有效面积。

时，液控两位两通换向阀 、 端断开；当 时，液控两位两通换向阀 、 端导通，压力油由 流向 ，实现补油。

弹簧预紧力 过小，在变荷载工况下，阀芯就会换位频繁，造成马达 的进油压力产生脉动，当阀芯回位不及时，马达 输出扭矩大于车轮与钢轨的粘着力矩时，导致车轮打滑甚至产生跳动。 过大，可能失去调节作用。 调整适中，系统对变荷载适应性提高，不会出现驱动不同步。

2.2调试模型及调试方法

对于马达 、 ，作为一个动力输出装置，其进出口压差可表示为 ；对于马达 ，其进出口压差可表示为 。 为马达工作背压，设计为2.5 。

理想状态下，马达 、 中间点压力平衡公式可表示为：

令：

上式作为调试的理论计算公式。一般情况下，当调定 值在0.8～1.2之间时，系统工况趋于稳定。调试步骤如下。

（1）在 、 端点引出测试管路，安装压力表。

（2）设定 值在0.8～1.2之间，初算出调整值 。

（3）给定 ，逐渐加载，记录测点压力值。

（4）出现不同步时，调整弹簧预紧力。

（5）调整到两轴同步打滑，验证 值。

3.应用实例

动力转向架车轴轴重不同，最大粘着力不同。为贴近现场作业时的工况，调整弹簧预紧力，对整车逐步加载，当同一转向架的两轴打滑开始时间相同时，驱动力达到最大粘着力，验算 值。弹簧预紧力不同，测点会对应不同的压力值。表1是C转向架调试过程，不同弹簧预紧力下的测试值及 值。

由测量数据表可知，当测量深度为17mm时，对应的弹簧预紧力为合理值。

调试完成后，进行了多次更换轨枕作业，当工作压力达到18 时，C转向架两轴同时出现打滑，满足高负荷工况下的要求，

4.结论及建议

经实践证明，运用文中所述公式指导调试非常有效，较快实现对走行驱动系统的调试。调试过程中，需注意一下几点。

4.1在调试前，要对蓄能器检查，使每个蓄能器充氮压力达到15 。

4.2调试一个转向架的马达时，需将其余三个转向架脱档。确保只有被调试马达所在的动力转向架输出动力。

4.3系统的最大调定压力受车轮粘着力影响。调试到位的基本判断要把握两个要素。一是保证两个车轴驱动力同时达到最大粘着力值；二是 值设定要在0.8～1.2之间。满足以上条件，调试的结果较为可靠。

参考文献：

[1]刘延俊.液压系统适用与维护.北京：化学工业出版社，2006

[2]于振涛，丁锡武.矿用搬运车液压系统设计及同步控制研究.流体传动与控制.2010（3）：13-16

[3]邹学新，廖金军，李欣. 液压系统流-压互补同步回路仿真研究. 液压气动与密封. 2013（6）26-30

[4]张英婵.液压同步控制回路简析及应用.重型机械科技.2006（4）：42-44

[5]李洪人.液压控制系统[M] . 北京：国防工业出版社，1981

[6]苏东海等.液压同步控制系统及其应用. 沈阳工业大学学报.2005（3）：365-367

胡传亮