一种用于教学的D08-32 型捣固车电气控制方法

罗 峰，马 晨

（昆明铁道职业技术学院，云南昆明 650299）

0 引言

捣固车是大型养路机械的一种常用机械，适用于铁路线路的新线施工，对轨道进行自动抄平、起拨道、道碴捣固作业，提高道床石碴的密实度，增加轨道的稳定性，消除轨道的方向偏差以及左、右水平偏差和前后高低偏差，使轨道线路达到线路设计标准和线路维修的要求，保证列车的安全运行。职业教育中采用实物开展实训非常必要，尤其是对于铁道大型养路机械这种不常见的设备，但是目前开设了铁道养路机械应用技术专业的高职院校大多只具备少量的计算机仿真实训系统，具备大型养路机械实车并用于实训的高职院校还没有。因此，开展基于捣固车实车捣固装置教学系统的开发具有重大意义。

1 项目总体内容

项目是基于一台服务期已经届满的实际捣固车，由于其控制系统为智能化自动控制系统，该车的智能化自动控制系统已经全部被拆除和损坏，若要恢复到原来的状态其费用高昂，并结合实际出发，针对于满足于教学的目的出发，对捣固车进行教学功能开发。开发项目包括：动力系统、液压系统、控制系统、工作装置，围绕《捣固车运行检修与施工课程标准》中的实训内容分解捣固装置教学功能，完成设计方案；然后确定捣固车捣固装置教学系统的动力系统、液压系统、控制系统分项的设计任务。之后，进行自制件加工、外购件采购及相关部件和系统装配；最终完成捣固车教学系统的试验验证，同步完成实车教学系统开发过程研究。

针对捣固车捣固装置电路控制系统项目的设计开发与实施进行论述。

2 液压和电气控制系统

设计的捣固车电路控制对象有1 个液压泵站，13 个液压电磁阀，其中单控液压阀5 个、双控液压阀6 个、单控气动阀2 个。根据捣固车捣固装置教学的需要，13 个阀体的控制相互独立，单独控制，使捣固装置的各构件能进行动作分解。

2.1 气动系统控制要求

捣固车教学气动原理如图1 所示。气动系统包括空气压缩机总成、起拨道装置锁定气缸、捣固装置锁定气缸、电磁阀。其控制要求为：两个电磁阀分别采用两个带自锁的按钮或旋钮控制，两个装置的锁定均采用得电解锁、失电锁闭控制。

图1 捣固车教学气动原理

2.2 液压系统控制要求

油缸及冷却驱动系统液压原理如图2 所示。其中各液压、气动电磁阀的名称、代号、控制部位见表1，液压气动部件控制类型为开关量、控制电压为DC 24 V。

表1 液压、气动电磁阀名称、代号及控制功能

图2 油缸及冷却驱动系统液压原理

2.3 控制系统设计

2.3.1 电源电路

控制系统电源电路如图3 所示，该电路的主要作用是把单相AC 220 V 电源转换成控制电路所需的DC 24 V 电源，控制电路包括：电压电流监控、短路保护、过载保护、失压保护电路。AV 220 V 经总空气开关QF1 分为两路：一路送往失压保护电路；另一路送往DC 24 V 开关电源。其中：①电源启动：按压启动按钮SB5，交流接触器KM1 线圈得电，KM1 辅助触头闭合并自锁，同时KM1 主触头也闭合，这时AC 220 V 经FU1、KM1 主触头给DC 24 V 开关电源提供交流电原，DC 24 V 开关电源把AV 220 V 转换成DC 24 V 电源输出，再经直流断路器、熔断器FU5 给液压控制系统供电；②电源停机：SB6 为停机按钮，按下SB6 交流按触器线圈失电，KM1 所有触头复位，电路停止工作；③失压保护：当进线电压停电时，交流接触器KM1 控制线圈失去电压，KM1 所有触头复位，电路停止工作。要想重新进入工作状态，必须重新按启动按启动按钮电才能够进入工作状态。这样可避免停电后又突然来电造成事故。

图3 捣固车电源电路

电路中HL1 为控制柜电源进线指示灯，HL2 为启动按钮SB5 工作指示灯，HL3 为停止按钮工作指示灯。E-STOP 为急停按钮，当电路发生故障时可迅速按下该按钮使设备立即停止工作，避免事故进一步扩大。电路中FU1～FU4 为交流短路保护熔断器。FU5、FU6 为DC 24 V 短路保护熔断器。QF1 为交流断路器，QF2 为直流断路器，他们都具有短路、过载保护功能。AC 数显电压、电流表用于监测进线工作电压、负载的工作电流、功率、消耗的电能，用以监测整个电路的工作状态。DC 数显电压、电流表用于监测DC 24 V 电压的工作状态。

2.3.2 电磁阀控制电路

系统中共有23 个液压、气动电磁阀，每个电磁阀的控制电路设计与实施基本相似，现以控制捣固装置升降为例说明控制电路的设计过程，捣固装置升降控制电路如图4 所示。

图4 捣固装置升降控制电路

捣固装置升降控制电路工作过程：DC 24 V 电源经3 位带自锁转换开关SA2，分两路去分别控制捣固装置升降液压换向阀的电磁线圈IS13、IS12。①当转换手柄SA2 置1 位时，DC 24 V电源经熔断器FU8 给电磁阀IS13 供电，电磁阀IS13 得电动作，使捣固装置上升。SQ1 为行程开关，当捣固装置上升到设定位置时，捣固装置使SQ1 断开，捣固装置停止上升，起到上升时的限位保护作用。若要使捣固装置下降，只需将转换手柄SA2 置于3位即可；②当转换手柄SA2 置2 位时，电磁阀IS13、IS12 均与DC 24 V 电源断开，电磁阀IS13、IS12 均不得电，电磁换向阀处于中间位置，捣固装置停止上升或停止下降；③当转换手柄SA2置3 位时，DC 24 V 电源经熔断器FU9 给电磁阀IS12 供电，电磁阀IS12 得电动作，使捣固装置下降。SQ2 为行程开关，当捣固装置下降到设定位置时，捣固装置使SQ2 断开，捣固装置停继续下降，起到下降时的限位保护作用。若要使捣固装置上升，只需将转换手柄SA2 置于1 位即可。

3 结束语

系统的描述一台服务期已经届满的实际捣固车捣固装置电路控制系统的设计与实施过程，该电路控制系统现已设计、制作、调试完成，并取得较好的效果。该电路制作成本低、操作方便、工作安全可靠。该电路在设计、制作、调试过程中充分让青年教师和学生积极参与开发与实施过程，锻炼专业教师的科研能力，提高青年教师的专业水平、操作技能和工程实践能力，带动青年教师队伍的成长。

学生在参与项目过程中提高分析问题和解决问题的能力，培养学生严谨认真的工作态度和职业素养。在开发与实施过程中，学生在做中学、学中做，对专业知识的学习与掌握起到积极的、不可替代的作用。

云南省教育厅科学研究基金项目资助：基于产教融合的捣固车捣固装置教学系统开发（2022J1664）。