浅析捣固车电气系统

黄得飞

摘 要：随着时代的发展，我国铁路事业呈现迅猛发展的势头，对铁路路况的质量要求提出了越来越严格的标准，而捣固车作为铁路线路养护的主要设备，呈现出非常重要的作用。捣固车按其控制原理分类，目前应用主要是步进式和连续式。步进式采用模拟控制系统，效率低、精度差；而连续式先进的工作方式及控制原理，极大提高了捣固车的运行质量与效率，故得到了广泛应用。文章从控制角度出发，阐述了捣固车电气控制系统的两大组成部分（作业控制系统及辅助控制系统），并对其技術存在问题作了简单叙述，为相关的工程设计研究提供了理论参考。

关键词：捣固车；控制；电气系统

捣固车的电气系统负责控制各种作业操作，相当于整个车辆的大脑，对各种养护操作起着直接指挥的作用。在控制的要求方面，其涉及领域较广，包含：计算机辅助控制（涉及计算机软、硬件的控制）、电子控制（模拟数字量的控制）、电气原理控制（各电器元器件的控制）等。在实际控制过程中，虽然各零部件的控制相互独立、互不关联，但捣固车电气系统大体可分为两大部分：（1）辅助控制系统；（2）作业控制系统，如图1所示。

1 捣固车电气系统——作业控制系统

程序控制系统的主要功能是捣固车整车的逻辑控制及联锁。捣固车电气系统中作业控制系统主要包含如下五部分内容：（1）程序控制系统；（2）拨道控制系统；（3）起道抄平控制系统；（4）捣固控制系统；（5）轨道参数自动处理系统（简称GVA）。

拨道控制系统主要功能是将轨道拨到所需位置上，它在程序控制系统的控制下，利用液压伺服阀进行动作，使得控制轨道在执行机构作用下进行横向移动，并实现矢距传感器与总拨道信号的闭环控制。

起道抄平系统主要工作任务是将所需的起道控制信号传输给伺服控制电路，这些信号包含：起到量、超高差及其他相关辅助信号。起道抄平系统主要目的是对轨道超高和纵平实现调控。

捣固控制系统工作任务是实现捣固装置动作（上升、下降）、位移及对应传感器的闭环控制，最终完成相应的捣固作业。

轨道参数自动处理系统是一套参数计算系统，该系统可以实现作业点拨道作业给定量的自动计算，在应用时只需提供输入线路参数便可得出起到量、起道减小量、作业区超高、前端超高及拨道正矢的数据。

2 捣固车电气系统——辅助控制系统

捣固车的电气系统中包含作业控制和辅助控制两部分，作业控制以外的系统控制部分统称为辅助控制，其中包含故障报警控制、照明电路系统控制、整车电源控制、柴油机控制、制冷制热控制及轨道参数控制等。

柴油机是整部捣固车的心脏，其动力依靠三部直流发电机供应；变矩器是其设备高速运行阶段的传动部件，其控制系统主要是保证变矩器能安全工作及捣固车运行阶段的安全联锁控制；故障报警控制是检测捣固车核心零部件能否正常运行的监测系统，可以对其关键的14个部件工作量进行检测，如果在运行阶段这些部件发生故障，其对应的报警指示灯就会发出信号，同时在检测中也可通过判别作业的信号源，迅速找出故障；轨道参数记录系统类似于记录仪，该系统利用发射的脉冲来控制走纸张（该脉冲是距离脉冲传感器发出的），同时该脉冲也记录了轨道的水平偏差与方向；空调压缩机动力来源来自柴油机，其取暖供应是采取的燃油式；通话系统是实现对话功能的关键，该系统为前后操作室的工作人员提供了沟通途径，保证了操作者的协同工作；照明系统主要控制照明部分的开关，其中包含作业过程照明、操作室照明等。

3 我国捣固车控制技术存在的主要问题

在生产制造方面，我国捣固车的制造工艺已达到世界领先水平，然而在控制技术方面，尤其是电气控制技术，仍停留在初级阶段，许多控制电路还沿用模拟系统控制，其技术资料也是最初引进设备时的资料，先进控制技术参考资料相当匮乏。在模拟控制系统中，设备的运行控制只能实现简单的算法控制，而对当代的智能网络控制算法根本无法实现，并且模拟系统的控制稳定性较差，易受多因素的干扰，其精度往往不能得到保障。相对国内的模拟控制，国外电气控制早就实现数字化转变，其数字化运行操作简单、调试方便、控制精度高。因此，提升我国捣固车的市场竞争力的关键在于电气系统控制的数字化转变，这是我国捣固车发展的必然趋势。

4 连续式捣固车电气控制系统存在的主要问题

步进式捣固车中，例如我国08-32捣固车，控制环节的算法是根据其作业与测量位置决定的，由于其测量位置与作业位置相对于预设参考点固定不变，因此设计的算法计算可以根据其位置确定。然而，我国连续式捣固车09-32，工作时的工作作业大、小车是分开的，其预设作业参考点在大车上，主要工作作业及局部测量装置是在小车上，小车在大车框架内部在作业时与大车形成频繁相对运动，导致检测测量系统中测量位置不断改变。因此，理论上连续式捣固车在进行作业时其控制不能沿用传统的步进式捣固车作业方法进行。在实际的应用过程中，连续式捣固车控制系统的重新设计不仅费用成本较高，其设计难度也相对较大，故目前连续式捣固车控制算法应用在实际控制中仅在步进式捣固车控制算法中加一套控制补偿程序，其他控制算法仍沿用其控制系统。

5 结束语

本文对捣固车电气控制系统作了简单描述，随着网络时代的发展，我国的电气控制技术将会逐步发展起来，许多控制系统将会从模拟软件控制系统向基于单片机的数字控制系统转变。

参考文献

[1]易师武.08-32型捣固车曲线作业荒拨的分析与探讨[J].上海铁道科技，2004（3）：47-48.

[2]张元波.D09-32连续式捣固车线路纵向水平的检测原理及现场标定[J].技术论坛，2008（9）：70-71.

[3]谢寅山.D09-32连续式捣固车工作小车的拨道补偿数学几何原理[J].科技情报开发与经济，2008，18（21）：134-135.