铁路驾车机传动系统控制探讨

饶 恕

（武汉黎赛科技有限责任公司研发部，湖北 武汉430223）

当前，我国高铁实现了跨越式的大发展，CRH1、CRH2、CRH3、CRH5陆续在各条线路上运行，且均保持较好的状态，CRH6也即将投入运营。在这样的一个大趋势下，机械化的进程对铁路大系统要求越来越高。铁路驾车机的投入使用大大简化了车辆检测、拆卸、装配以及维修等等工作量。上个世纪50年代国外就开始对铁路驾车机进行研究和探索，德国ICE自1996年开始不解体维修。日本新干线在“转向架检修”时，同步架车推出待修转向架。到了70年代，国内相继对铁路驾车机进行相关的技术研究，直到今天，铁路驾车机系统得到不断的优化和更新，正以更好的性能应用于各个铁路各个厂修基地。由于高速列车检修周期较短，高速列车的运行离不开高效率、高质量的工业作业流程，地坑式驾车机是其关键的技术力量之一。本文将着重探讨铁路驾车机传动系统，针对其控制方案以及参数设计进行系统而全面的分析。

1 铁路驾车机应用现状

我国四大动车组检修基地：北京、上海、武汉、广州，人口流动密度大，高速列车运行不间断的作业时间加长，铁道部亦在这四大动车组检修基地建立了相应的整列地坑式架车机。由于动车检修基地三级修程中需对整列列车进行拆卸、装配和维修，相应的基地都配有整列地坑式架车机。我国动车组系列编组方式为8辆编程或者16辆编组的方式，整列地坑式架车机的投入运用，在保证整列动车在不解除编组的前提下，实现了同步作业，大大地提高了检修的效率，一定程度上也保证了高校的检修质量及减少了工作量。到今年底，我国将有超过1 000辆动车投入运行，这意味着传统的检修方式已经不能满足现行的需求，为了实现动车组三级修的高效进行，各动车所均采用铁路驾车机进行相关的检修作业，简化操作工作量。

铁路驾车机常有固定式和移动式两种驾车机，例如广州地铁应用的驾车机同时采用这两种驾车机方式进行相关作业，但从结构上看，固定式和移动式两种驾车机相似，其中电气控制系统负责架车机同步升降的功能，一般采用西门子公司的可编程控制器PLC控制系统，现行PLC控制器作为主控器，其安全系数较高，控制精度也相应较高，可操作性也较强。铁路驾车机历经50年的发展，技术等各方面均具有较强的能力，例如我国自行研制的S7-200系列电动驾车机，被广泛应用在各检修基地。

2 同步控制铁路驾车机

我国自行研制的S7-200系列电动驾车机，采用同步控制系统，主要采用西门子的PLC作为主控器，其各方面性能均满足市场需求和技术要求。铁路上的电动架车机便于拆卸、装配、修理，因此，驾车机便成了铁路维修基地必不可少的专用检修设备。铁路架车机都是四台为一组成套使用的。铁路驾车机运动控制部分是其核心内容，精确有效的控制，将对检测作业带来很大程度上的便利。

现行的铁路架车机，每台单机主要有架升支撑构架、丝杆螺母驱动装置、电气控制系统自动计算各个丝杆的升降高度，并自动控制驱动电机启动或停止，将同步误差控制在一定范围内。电气控制系统还设置了多个安全防护装置，防止错误操作设备，并能在紧急情况下停止工作。架车机在群组模式下工作时，要求主控制台上的上升、下降按钮应与现场单机上的确认按钮功能严格对应，且同具有同步偏差累计功能。PLC技术在铁路驾车机同步控制中起着关键性的作用，作为主控器，相比以前的单板机和传统的PLC控制器，线性的PLC可编程计算机控制器有着很多特点，具有可靠性高、精度高、可操作性等特点，在电动驾车机上，采用PLC控制轴编码器的角位移信号，实现驾车机的直线位移，PLC在铁路驾车机上的应用现已日益广泛。

3 驾车机传动系统设计要求

一般的动车组地坑式架车机主要包括机械系统和电气控制系统两大部分，其中机械系统结构主要影响设备兼容性，是架车机设计中的难点内容。现在机车车辆的载重越来越大，其自重常常达十几吨甚至几十吨。架车作业过程中，由于每台架车机电机性能参数不可能完全一致，机车车辆车体重量分布也不可能绝对平衡，因此四台架车机运行速度有快有慢，造成架车点高程不能完全一致，当高差达一定值时，车体就有倾覆的危险。因此，保障作业中架车机的同步运行就成为一个非常重要的安全问题。同步运行中首先确定的是同步起车点，同步起车点存在一个运行周期中只能而且仅能确定一次。架车机运行高程与同步起车点作差产生相对高程；铁路架车机同步运行从根本上取决于轴编码器传输给PLC的高速脉冲个数准确与否。

此现行铁路驾车机传动系统中，架车机托架的上升、下降直线运动是由摆线针轮减速机的旋转运动转换成的；由轴编码器检测摇线针轮减速机旋转运动的角度位移，并通过PLC将此角度位移转换成架车机托架的直线位移，从而实现铁路驾车机的运行，实现车体和转向架的举升。铁路驾车机传动系统设计参考数据参见表1。

从表1可看出，驾车机最大负载为30吨，额定负载为25吨，铁路架车机都是四台为一组成套使用的。方便举升整列动车，方便动车的拆卸、装配与检修，而且铁路驾车机的整机寿命30年也较长，适合于实际应用中。

表1 铁路驾车机传统系统设计参考表

4 结束语

我国高速铁路的发展正如火如荼，以北京、上海、武汉、广州四个大型动车所基地而言，高铁运行的频率的加大，不间断作业的要求相应提升，动车组的速度不断的提高，对动车组的检修作业相应的频繁，要求其高效、高质量的完成作业需求。铁路驾车机的投入应用，大大的简化了操作上的不便，铁路驾车机以其自身的特点，在动车组三级修程中广泛应用，提升了检测的效率，并在一定程度上实现了现行检修工艺的机械化、自动化程度的提高，给操作人员带来一定的便利，铁路驾车机主要采用同步控制系统，通过PLC控制器控制驾车机的运行，车体和转向架的抬升，驾车机的性能参数等等这些，在本文中都作了系统全面的综述。

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