轨道工程车软管试验平台的研制

张清涛

(广州地铁集团有限公司,511430,广州∥助理工程师)

轨道工程车软管试验平台的研制

张清涛

(广州地铁集团有限公司,511430,广州∥助理工程师)

轨道工程车制动软管需定期进行试验,而普通的试验设备使用PLC(可编程逻辑控制器)进行设计且价格较为昂贵。介绍了自主研制的轨道工程车软管试验平台的整体结构、电气控制原理、参数等，并对其特点进行分析。该试验平台采用电气控制技术，通过各个电气元件之间的连接设计，实现设备的过程自动控制。应用表明，其性能可靠、操作简单、制造成本低，能满足轨道工程车制动软管的试验要求。

轨道工程车; 制动软管; 试验平台; 电气控制; 气压试验; 水压试验

Author′s address Guangzhou Metro Group Co.,Ltd.,511430,Guangzhou,China

轨道工程车制动软管的性能是否符合标准，直接影响到轨道工程车运行的安全性,因此，需要对制动软管定期进行气压和水压试验。软管试验周期短,随着城市轨道交通的快速发展,需要试验的软管数量很大,使得软管检验任务特别繁重。而普通试验设备因采用控制器进行设计,制造成本和维修要求较高。为满足日益增长的软管试验需求,以节约成本、化繁为简为理念,自主研制了一台没有控制器、功能齐全、稳定性较高、成本较低的软管试验平台。本文从整体结构、电气控制原理以及特点分析等对其进行阐述[1]。

1 设计要求

根据我国铁道行业标准TBT 60-2001《制动软管连接器总成》中的试验要求,软管的试验内容分为两项:

(1) 风压试验:将软管置于装满水的水槽中,安装好接口,通以0.6 MPa的压缩空气,保压5 min,软管无泄漏和破裂者合格;

(2) 水压试验:风压试验合格后,以1 MPa的水压进行强度试验,保压5 min无破损且无局部凸起者合格[1]。

2 设计方案

2.1 机械结构设计

本软管试验平台由机架、储水池、水槽、气压系统、水压系统、控制系统组成。为使试验平台结构稳固、美观整洁、易于维护,机架由方钢制成,并且用可拆卸的铝板加以封装,试验水槽和操作面板由不锈钢方管和不锈钢板制成。其整体外观如图1所示,内部结构如图2所示。

图1 软管试验平台整体外观

本软管试验平台可同时对6条制动软管进行试验。水槽中设有3个软管接头,被检测的软管放入水槽,软管的一端接在水槽的试验接头上,另一端用活接堵头封堵,待软管内充高压水或高压空气时,则呈密封状态,从而对制动软管进行气压和水压试验。

图2 软管试验平台内部结构

2.2 工作流程设计

为提高软管试验平台的工作效率,避免在试验较多软管时试验水槽加水和排水耗费过多时间,软管试验平台采用气压试验和水压试验独立自动操作的设计方案。

软管试验平台机械原理的设计以化繁为简为原则,尽可能减少各种零部件的使用,在提高稳定性的同时降低制造成本。试验平台机械原理图如图3所示[2]。

图3 试验平台机械原理图

气压试验流程:启动电源→电源灯亮,YV2开,泄压灯亮→按水槽加水按钮SB3→抽水泵启动,YV4开,水槽加水→水位足够高时按停止按钮SB2→停止加水,抽水泵停止,YV4关→按加气按钮SB4→YV1开,通气→延时15 s(排出软管内的气和水)→YV2关,增加气压,泄压灯灭→气压达到0.6 MPa时YV1关→延时5 min,保持气压,检查软管是否漏气→YV2开,泄压灯亮,泄压→按水槽排水按钮SB6→YV5开,水槽排水→按停止按钮SB2→YV5关,停止排水。

水压试验流程:按加水按钮SB5→YV3开,通水→延时15 s(排出软管内的气和水)→YV2关,增加水压,泄压灯灭→水压达到1.0 MPa时YV3关→延时5 min,保持水压,检查软管是否出现凸起或漏水→YV2开,泄压灯亮,泄压→拆管。

2.3 电气控制设计

为提高可靠性和抗干扰能力,并尽量降低研制成本,本软管试验平台未采用普通试验设备所用的PLC(可编程逻辑控制器),而采用电气控制技术,通过电气原理的合理设计,在实现多种试验功能的同时，对设备的电源、启动、气压试验和水压试验等进行安全保护。其电气原理图如图4、5所示[3]。

图4 DC 24V电气控制原理图

电源保护原理:本软管试验平台的电气控制电路可分为两部分,分别为DC 24V控制电路和AC 220V控制电路。其中，DC 24V控制电路主要是开关按钮、压力开关,以及继电器和接触器线圈的控制电路;AC 220V控制电路主要是电磁阀、抽水泵及加压泵的控制电路。同时,在进线端采用了熔断器,使控制电路中的电气元件得以更好地被保护[3]。

启动保护原理:启动软管试验平台后,24 V电源指示灯常亮,除非急停按钮SB1和停止按钮SB2被按下;泄压阀YV2在启动后由继电器K2常闭触点控制,处于导通状态,使软管在急停按钮被拍下时可以自动泄压,从而使试验软管和设备得到保护。

气压试验工作原理:点按水槽加水按钮SB3,继电器K4通电后自锁；K4控制接触器KM1闭合,从而控制抽水泵启动,直到停止按钮SB2被按下才停止抽水。点按加气按钮SB4,继电器K1通电后自锁；K1控制进气阀YV1导通,开始对软管加气,由于此时泄压阀YV2仍处于导通,空压机的气流将软管内的水和气排出软管。同时，K1常开触点闭合使排气排水时间继电器KT1得电,延时15 s后其常开触点闭合,使继电器K2得电,从而使泄压阀YV2断电闭合,即完成排出管内的水和气。当气压达到0.6 MPa 后,压力开关SP1闭合,使继电器K7得电,K7常闭触点断开,进气阀YV1断电闭合,停止进气;同时,K7常开触点闭合,使保持气压时间继电器KT2得电,延时5 min后其常开触点闭合,继电器K1和时间继电器KT1断电,从而使泄压阀YV2导通,排出管内的压缩空气,自动气压试验完成。

图5 AC 220V电气控制原理图

水压试验工作原理:点按加水按钮SB5,继电器K6通电后自锁,K6的常开触点闭合,通过接触器KM2使加压泵启动;同时,K6控制进水阀YV3导通,开始对软管加水,由于此时泄压阀YV2仍处于导通,加压泵的水流将软管内的水和气排出软管。而KM2的常开触点闭合也使排气排水时间继电器KT1得电,延时15 s后其常开触点闭合,使继电器K2得电,从而使泄压阀YV2断电闭合,完成排出管内的水和气。当水压达到1.0 MPa后,压力开关SP2闭合,使继电器K8得电,K8常闭触点断开,进水阀YV3断电闭合,停止进水;同时,K8常开触点闭合,使保持水压时间继电器KT3得电,延时2 min后其常开触点闭合,使继电器K6和时间继电器KT3断电,从而使泄压阀YV2导通,排出管内的压缩水,自动完成水压试验。

2.4 试验平台参数

对本软管试验平台进行多次试验后,得到表1所示的基本参数。由表1可知，完成1次气压和水压试验所需时间为15 min,1 h最多可完成24条轨道工程车制动软管的试验工作。因此,试验平台的效率是非常高的。

表1 试验平台参数

3 特点分析

3.1 控制技术

本软管试验平台采用电气控制技术,通过各个电气元件之间的连接设计,实现设备的过程自动控制。虽然这种控制电路的设计难度较大,但可很好地简化设备的控制原理,提高试验平台的可靠性和抗干扰能力,降低对设备维修人员的要求,同时可避免普通试验设备因PLC更新换代而导致的维修困难。

3.2 制造成本

由于没有使用PLC及其配套器件,本软管试验平台很好地降低了制造成本。同时,在设计时对内部结构进行了简化升级,例如，取消了水压试验时启动抽水泵进行抽水的环节,通过加压泵的合理选型,在水压试验时直接由加压泵完成抽水和加压。这不仅延长了抽水泵的使用寿命,而且可以减少电磁阀、逆流阀以及高压管的使用数量,从而在简化设备、提高稳定性的同时，进一步降低制造成本。

3.3 扩展功能与环保节约

本软管试验平台设计了强大的扩展功能,只要对压力开关的整定压力稍加调整并更换相应的软管接头,即可对电瓶车刹车管、冷却水管、工程液压软管等非金属软管进行压力试验。同时,软管气压和水压试验所用的水都可排入储水槽重复利用,以减少水资源的浪费。

4 结语

相对于普通的试验设备,本软管试验平台化繁为简,以简单的电气控制原理，在保证可靠性的前提下实现了轨道工程车软管试验所要求的功能。该试验平台现已研制成功,并正式投入使用。应用表明,根据本试验平台设计方案所研制的软管试验设备性能可靠、操作简单、制造成本低,能满足轨道工程车制动软管的试验要求。

[1] 刘丽华,易毅坚.列车制动软管试验平台测控系统的设计 [J].液压与气动,2012(2):67.

[2] 杜体育,陈昌煦.铁路列车制动软管自动压力试验系统[J].设备管理与维修,2008(8):27.

[3] 刘新宇.电气控制技术基础及应用[M].北京:中国电力出版社,2010.

Development of Rail Truck Hose Test Platform

ZHANG Qingtao

Rail engineering vehicle brake hoses needs test on a regular basis, but the general test equipment has to use the PLC (programmable logic controller), and the design price is relatively high. In this paper, an independently developed test platform for rail engineerring vehicle brake hose is introduced, including the overall structure, electrical control principle and parameters, then, the characters of this platform is analyzed. The application of this new platform verifies the reliability, simple manipulation and lower cost, it can meet the testing requirements for rail engineerring vehicle brake hose.

rail engineering vehicle; brake hose; test platform; electrical control; pressure test; hydrostatic test

U 216.61

10.16037/j.1007-869x.2017.01.026

2014-09-30)