D09—32 油门电气控制系统分析

周文科

摘 要：D09-32 型捣固车是现在的线路大修恢复中发挥着巨大的作用，其油门控制系统在当前使用的捣固车中，非常具有代表性，而且功能比较齐全。从原理上看确实不是很复杂，但实际设计上除完成对转速的控制外，还有相应的连锁及速度锁定，所以实际的09-32电气系统还是非常复杂的，掌握了D09-32型捣固车的油门电气控制系统，可以更好的使用机械车。

关键词：D09-32；油门电机；电气控制系统

1 前言

在大型养路机械的发展过程中，油门控制系统的控制主要分为风路控制和电气控制两类。电气控制系统的控制方式也是多种多样，不同的大型养路机械，采用的控制方式也不相同。在众多大型养路机械中，D09-32采用的控制系统是最具有代表性，而且功能也是最为齐全，不仅解决了风路控制系统的发动机启动初期无风状态下无法控制油门的问题，一而且还解决了其他电气控制系统的控制灵敏度低的问题。

2 工作原理

D09-32 捣固车油门控制系统基本原理是通过升降油门拉把，利用油门电机控制电路板计算，得到控制油门电机的控制电流，使油门电机动作，拉动与发动机油门拉杆连接的软轴，调整发动机的转速，最后通过反馈装置，使发动机拥有稳定的转速。从油门电机控制系统的工作原理不难看出该系统的核心是油门电机控制电路板，因此分析该系统的重点是分析油门电机控制电路板。油门电机控制电路板电气原理图如图1所示，主要有电压变换电路、双稳态触发器及磁保持继电器控制电路、反馈比较电路。

2.1 电压变换电路

机械车本身能提供的为+24V直流电压，但是在油门电气控制系统中需要的是+12V 和+5V 直流电压，因此电路系统设计了电压变换电路以满足控制系统所用电源需要，如图2、图3所示 。

图2是由+24V 转换为+12V 的变换电路。为了得到稳定的+12V输出电压，电路采用了三端稳压器7812，并且配置了稳压和滤波电路。稳压管和与其并联的二个电容确保了输入电压在+24V 左右小范围的波动，并且可以防止自激震荡，有效保护控制系统的其他电器元件；输出端的两个电容用来消除高频噪声和改善输出的瞬态特性，起到滤波作用，提高输出+12V电压的稳定性。

图3 是+12V 转换+5V 的转换电路，主要由LM124运算放大器及其外围电阻组成，其中利用LM124作为电压跟随器，提高输出+5V电压的稳定性，由R23、R24、P7组成分压电路，电容C7起到滤波作用。设计R24=6.49k，R23=10k，P7阻值在0—1k。根据集成运算放大器计算理论，可得出：

通过计算可得：

因此，只要调整P7电位器阻值为0.65kΩ时，即可在输出端得到+5V 电压。

2.2 双稳态触发器及磁保持继电器控制电路

为了满足对发动机作业转速的控制要求（本文所指的作业转速与作业怠速是指通过操作2b54开关得到的两个固定转速，分别对应发动机转速为2150r/m、1100r/m），D09-32油门控制电路中引入了双稳态触发器与磁保持继电器控制电路，该电路主要起到瞬时得电后可以保持一段时间的该状态，而在再次瞬时得电可以立即转到另外一种状态的作用。电路原理图如图4所示，图中VS5-24是双稳态触发器，RE3是磁保持继电器。

双稳态触发器工作的原理：当触发器的3脚得电时，内部触发器脉冲使与它的1脚或4脚相串连的三极管导通，故脚或4脚中的一路必然接地，1脚和4脚分别与磁保持继电器的线圈L1、L2相连接，L1、L2将有一个线圈动作。

磁保持继电器工作的原理：磁保持继电器的两个线圈L1、L2，通过脉冲激励使其翻转，但是同一时刻只能有一个线圈被激励，而不是同时被激励。对于油门控制电路，当线圈L1得电时，继电器RE3 的触点10、触点11接通，即继电器RE3 的各触点保持图3 所示的状态；当线圈L2 得电是，继电器RE3 的各触点保持与图3所示的状态相反，即继电器RE3 的触点2、触点3 闭合。与触点2 相连的是作业转速设定电位器电路，通过手动调节电位计P4 就可以实现作业转速电压的设定，这个电压通过闭合的触点2、触点3 接入后级的油门电机回路，便可以完成作业转速控制。即D09-32 捣固车作业时， 通过作业转速开关控制继电器RE6 瞬时得电，继电器RE3 就动作，完成作业速度控制；再按一次，作业指示灯灭，RE3 再次动作，回到作业怠速状态。

2.3 油门电机反馈控制电路

在控制油门转速时，原理上就是给油门电机提供正反电压，使油

门电机伸出和缩回，以达到拉出和收回油门拉杆，达到发动机转速升降的目的。当发动机转速达到规定值时，如果不把这个信号反馈回控制电路，转速将继续变化，无法得到预期的稳定转速，所以整个控制系统中引入了反馈电路。油门电路的反馈是通过电机本身来完成的，电机伸出或缩回时，将有一个反向电位（负反馈）进入油门电机输入电路。通过引入负反馈，大大改善了比较电路的工作性能，提高发动机油门的稳定性。当达到规定转速时，输入控制电压与反馈电压相平衡，电机将保持这个位置，即保持这个控制转速不变。原理图如图5所示，该电路为一般的运算放大电路，不再进行具体计算分析。

3 发动机转速的调试

发动机的转速主要包括作业时的作业怠速、作业转速以及正常的升降油门，正常升降油门包括最高转速和最低转速。

作业怠速的调试：在发动机转速表经过校验后，打开作业电源，正常启动发动机后，将2b54转到作业怠速位置，调整电路板上的电位计P3 使表显示为1100r/m，即完成作业怠速调试。

作业转速调试：将转换开关（2b54）转到作业转速位置，这时图3 的RE3 动作，2、3 脚闭合，调整电路板上的电位计P4 使转速表显示为2150r/m，即完成作业转速调试。

最高、最低转速的调试：设通过调整油门拉把产生的输入的电压为Vi，电位计P6 处电压为Vi1；各电阻值P6=（0～22 K）、P11=（0～5 K）、R11=24.3K、R10=18K、R9=10K、R6=R7=7K、V0 为运放OP3D 输出电压。调试规定：油门最小：Vi=1.6V、V0=8.5V；油門最大：Vi=9V、V0=1.8V。可得出如下的计算程式：

通过计算可得P6=1K、P11=4.3K、Vi1=11.4V，而P6及P11的值都在给定电位计的阻值范围内，在调试过程中，完全可以实现调整P6和P11得到相应电阻值。在实际油门电机控制电路调试过程中，一般先调整电位计P6和P11，使在油门电机在最大和最小时，V0的值分别为1.8V 和8.5V。用已经校正的转速表对发动机的实际转速进行校正后，调整拉把使发动机达到最大油门，然后调整电位计P9直至发动机转速为2300r/m（看转速表显示）；调整拉把使发动机达到最小油门，然后调整电位计P8 直至发动机转速表为900r/m（看转速表显示）。通过以上两个步骤就实际完成了最大、最小油门的电气设置。

4 结语

无论在什么工作状态下，D09-32型连续式捣固车的油门电气控制系统都可以实现对发动机转速的控制，而且相当稳定。B81箱上还有两个手动模式开关，在油门电机拉把无法正常使用时，可以通过手动模式作为应急使用。掌握了D09-32型捣固车的油门电气控制系统，不仅可以更好地使用油门，而且可以作为参考对其他车型的油门控制进行改进，以及研究后续其他新型车的油门控制系统奠定基础。

参考文献：

[1]昆明中铁集团公司.D09232 型捣固车国产化研制报告[R].昆明：昆明中铁集团公司，2006.

[2]韩志青，唐定全.抄平起拨道捣固车[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[3]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，1998.

[4]王兢，王洪玉.数字电路与系统[M].北京：电子工业出版社，2007.