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1、08-32捣固车电气控制系统原理第一章 概述一、 结构08-32捣固车主机是由两轴转向架、专用车体和前后司机室、捣固装置、夯实装置、起拨道装置、检测装置、液压系统、电气系统、动力装置和动力传动系统、制动系统、操纵装置等组成。附属设备由材料车、激光准直、线路测量设备等组成。图1-1是08-32型捣固车结构外形图。08-32型捣固车有32个捣固镐头，分列在两条钢轨的内外侧，同时可以捣固两根轨枕，作业走行是步进式。08-32型捣固车是集机、电、液、气为一体的大型养路机械，车上采用了大量的先进技术，如电液伺服控制技术、自动检测技术、计算机控制技术、激光矫直技术等。08-32型捣固车是我国80年代引进p
2、lasser/tueurer的捣固车制造技术，在此基础上通过消化吸收实现国产化，由昆明中铁集团、株洲电力机车研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所联合制造。现在08-32型捣固车是目前应用最多的一种捣固车。 随着时间的推移，相继出现了09-32、08-475、08-32C、 09-3X、09-4X。这些车型都是在08-32的基础上演变过来的。09-32是连续式捣固车、08-475是道岔捣固车、08-32C是去掉材料车的捣固车、09-3X是一次可捣三根轨枕的捣固车。功能增加了，效率提高了，但基本工作原理与08-32差不多。因此，掌握了08-32捣固车的基本原理，也就不难理解其他车型的工作原理了。二、
3、主要技术性能1、08-32捣固车作业条件见表1-1-12、08-32捣固车的主要结构参数见表1-1-23、08-32捣固车的主要技术性能见表1-1-3三、 捣固车用途捣固车用在铁道线路的新线建设、旧线大修和运营线路维修作业中，对轨道进行拨道、起道抄平、石渣捣固及道床肩部石渣的夯实作业。使轨道方向、左右水平和前后高低达到线路设计标准或线路维修规则的要求，提高道床石渣的密实度，增加轨道的稳定性，保证列车安全高速运行。利用捣固车对铁道线路进行作业，可以减少人力，降低工人的的劳动强度，提高线路的作业效率和精度。在高速铁路的建设和运营中具有不可取代的重要地位。最有说服力的是青藏铁路的建设如果没有捣固车的
4、出现就不可能在最短的时间里完成这一艰巨的具有重大历史和政治意义的举世无双的铁道工程。第二章 铁道线路方向及水平的检测与整正原理对铁路轨道进行拨道与起道抄平作业的目的是消除轨道在使用过程中产生的轨道方向，左、右水平，前、后、高低的偏差，使轨道达到新线设计标准或线路维修规则所要求的尺寸。08-32捣固车采用单弦检测轨道方向，双弦检测轨道的前、后高低。这两种检测方法都有一定的数学原理。本章运用数学分析的方法重点论述单弦法检测轨道方向的数学原理，推出单弦四点法和三点法检测拨道的数学模型。一、 单弦法整正曲线的基本原理铁路曲线半径都是很大的，现场无法用实测半径的方法来检查曲线的圆顺。通常是利用曲线的半径
5、、弦长、正矢之间的几何关系，用一定长度的弦线测量曲线正矢的方法，来检查线路曲线的圆顺，人工用这种方法来检查整正曲线的圆顺被称作绳正法。捣固车上线路方向的检测也是运用绳正法曲线检测的基本原理。通过传感器把方向偏差转换成电信号，经过电路运算产生驱动信号控制电液伺服系统自动整正线路方向，达到整正曲线的目的。在08-32捣固车上的这一自动检测拨道系统，称为单弦检测拨道系统。二、曲线半径、弦长与正矢之间的关系如图2-1,在圆曲线上连一条直线BD，这条直线叫弦。弦上任一点倒曲线上的垂直距离叫做矢距，在中央点M的矢距叫正矢。在图中三角形DMO为直角三角形，根据勾股定理：R2=(L/2)2+(R-H)2=(L
6、/2)2+R2-2RH+H2则：2RH=(L/2)2+H2式中 R-圆曲线半径 L-弦长 H-正矢 单位 (m)由于铁道线路曲线半径很大，H2与R相比不到万分之一，故H2可忽略不计，则上式可以写成： R=(L/2)2/2R （2-1）通过简化得到的公式（2-1）可知：正矢与圆半径成反比线性关系，与弦长的平方成正比。如果用一定的弦长把圆曲线分成若干弧段，则每个弧段的正矢必然相等。三、线路方向偏差检测及拨道原理使轨道在水平面享有或向左进行拨道，称为拨道作业。其目的是为了消除线路方向偏差使曲线圆顺，直线直。捣固车进行拨道作业时，拨道量的大小方向，是由安装在捣固车上的线路方向偏差检测装置（正矢传感器）
7、测出的电压信号，。经电路调理后输出控制信号，给电液伺服控制的博导机构自动地进行拨道作业。 08-32捣固车采用单弦检测装置检测线路方向偏差，它有四点法偏差检测，三点法偏差检测及激光直线矫正三种偏差自动检测拨道方式。下面我们先介绍线路方向偏差自动检测拨道原理线路方向偏差检测装置，是根据单弦检测拨道理论设计的，它的构成如图3-1所示：在线路方向偏差检测装置的A、D检测小车之间，拉一根钢丝绳作为检测基准，A点检测小车上的气缸把钢丝弦线拉紧，在B、C检测小车各装有一个矢距传感器pot1,pot2,弦线穿过矢距传感器上的拨叉，当线路方向有偏差时，弦线带动拨叉使矢距传感器上的电位器转动，输出一个模拟矢距的
8、电压值H1,H2, 经运算放大器输出一个比较偏差信号Diff1,与前端偏移信号Dig（人工提供）或GVA来的拨道修正信号V（自动给出）进行比较，输出拨道信号Diff2给电液伺服阀HY,HY将电信号转换成液压信号，使液压油进入拨道油缸，拨道油缸推拉拨道轮R使轨道左右移动来消除线路偏差。31四点法检测原理前面提到线路方向偏差检测有四点法、三点法、激光矫直法三种检测方式。下面我们先介绍四点法。在介绍四点法之前，我们先介绍几个数据大家要记住。我国引进的08-32捣固车的方向偏差测量弦长A、D间的距离为21.1m,A、C间的距离10.5m,A、B间的距离5.315m,C、D间的距离10.6m,B、C间的
9、距离5.185m,B、D间的距离15.783m.为了叙述方便,用L1表示AB长，L2表示BC长，L3表示CD长，L表示AD长。四点法顾名思义有四个测量点，分别为A、B、C、D(从后向前排布)A、D为固定点,B、C为矢距点H2、H1。如图3-2所示：当A、B、C、D个点在同一的圆曲线上时，H2、H1可由2-1式近似得出。H1=AC*CD/2R=L3*(L1+L2)/2R-(3-1)H2=AB*BD/2R=L1*(L2+L3)/2R-(3-2)将（3-1）（3-2）两式相除得到H1/H2=AC*CD/AB*BD=L3*(L1+L2)/L1(L2+L3)=Kb-(3-3)H1=H2*Kb-(3-4)
10、由(3-4)式看出消去了半径R,因此此式适合任何半径和直线上进行方向偏差检测工作。为08-32捣固车的拨道奠定了理论基础。将08-32捣固车给出的各点线长的数据代入（3-3）得出08-32捣固车检测装置的B点的比例常数为:Kb=L3*(L1+L2)/L1*(L2+L3)=10.6*(5.315+5.185)/5.315*(5.185+10.6)=1.3266从而得出H1=H2*1.3266,在08-32捣固车上kb是个固定的比例常数。也就是说当捣固车在同一圆曲线上时，H1与H2满足关系式H1=H2*Kb,线路方向偏差信号为零，说明线路方向良好。当不满足关系式H1=H2*Kb时，线路方向存在偏差
11、通过拨道使偏差为零。这里要强调的是在四点法检测拨道系统中，B点检测的是已整正好的矢距，作为标准的给定信号，C点检测的是未整正好的矢距，作为反馈信号。两者通过电路调理按照比例关系进行比较，产生的差值作为拨道的依据。这就是四点法检测和拨道的调节过程。32三点法检测原理 理解了四点法检测拨道原理，再学习三点法检测拨道原理就不难了。三点法检测拨道原理顾名思义检测点由四点改为三点。它是如何实现的呢？A、B、C、D四点，我们想办法去掉一点，不就变成三点了吗？08-32捣固车在设计时就事先考虑了如何处理。A点检测点不用，将B点的拨叉固定。将B点的矢距传感器的信号在电路上用开关短路，这样C点测出的矢距H1就是
12、圆曲线上矢距。这里必须注意在圆曲线上C点测出的矢距H1不能作为测量偏差当作拨道信号。他必须与标准的给定信号进行比较后产生的差值才能作为拨道信号，这个标准的给定信号是由计算机或人工按照该段线路的设计正矢值V决定的。只有将C点测出的信号H1与V进行比较得出的差值才可作为拨道信号.设计正矢值就是理论矢距值,计算方法如下: V=BC*CD/2R=L2*L3/2R=5.185*10.6/2R=27.48/2R-(3-5)拨道的差值为=V-H1-(3-6)由于直线的R为无穷大，所以V为零,只有在直线拨道时H1可直接作为拨道值使用。从上面的分析可见四点法与三点法的不同之处在于所取的给定值不同，弦线的总长度不
13、同，四点法的给定值是整正好的轨道测量矢距值H2,三点法的给定值是该段圆曲线路的设计矢距值V。而实际拨道的值是它们与H1按照关系式计算出的差值。记住了这些区别就不难理解三点法和四点法的检测拨道原理了。33线路直线段的激光矫直原理捣固车在很长的直线上机型拨道作业时，由于检测线长的长度有限，所以整正后的直线方向不理想，仍有大慢弯存在，为了提高直线的矫直精度，只能通过加长检测弦线的长度才能达到。而要在现有捣固车的长度上机械的加长钢丝绳的长度，是不现实的的事情。那么能否用一种简单的方法实现弦线的延长呢？设计师想到了用激光束的直线特性实现了这一想法。在D点检测小车上安装一个激光接收器，担任接收距捣固车30
14、0500m激光发射器射来的光束，这条激光束相当于把D点的弦线延长了300500m。使用激光矫直法作业时，采用三点法检测，B点固定，D点固定.激光接收器相对D点移动的距离由安装在跟踪机构上的位移传感器测出，按照相似三角形的比例关系计算出移动距离ED对C点矢距的影响值HD，如图3-3所示。HD与实测的C点矢距叠加即为拨道值，HD的正负由激光接收器移动是向左还是向右的方向确定。HD=(L2/L2+L3)*ED=KD*ED-(3-7)根据08-32弦线间的距离得到HD=(5.185/18.785)*ED=0.328*ED0.328为D点偏离对C点矢距影响的系数根据这一比例关系,在电路里安排运算器自动运算完成拨道过程 G C HD ED B C D L2 L3 图3-3四、线路水平检测及起道原理线路水平包括线路横向水平和纵向水平。纵向水平检测装置和横向水平检测装置同时进行测量，起道量要考虑横向水平和纵向水平的偏差，使起道作业后的线路轨道的前、后、左、右都处在同一平面上。符合线路维修规则的要求。通常把这一作业过程称为起道抄平作业。41线路横向水平检测及起道原理线路横向水平又称轨道左右水平。 人工检测轨道的横向水平通常用道尺，用眼睛观察气泡所在的位置来判断轨道左右水平的偏差。捣固车上检测线路横向水平使用水平传感器（电子摆）。08-32捣固车在D、C、B点检测小车上分别装有电子摆，用来测量起
