铁路救援起重机控制系统失效情况下应急操作

刘景辉

上海铁路局徐州机务段救援车间 江苏徐州市

目前，国内引进的进口铁路起重机均为德国KIROW公司生产的NS1600型起重机，其安全控制系统采用的是德国赫斯曼(Hirschmann)公司为其开发的智能控制系统，起重机应用了大量传感器，传感器采集起重机的各部状态信息输入至系统主机，当系统接受到司机发出的操作指令后，进行数据解算和逻辑分析后，再控制起重机进行允许的动作，对起重机各机构的全部状态进行了全方位的智能安全连锁保护。如图1所示。

大量应用事实表明，起重机故障主要集中在电气系统上，电气故障主要体现在3个方面：一是外围传感器故障，二是系统主机电路故障，三是输出部分的电路故障，传感器故障是电气故障的主要方面。多数情况下，在救援、施工现场出现电气故障，短时间内是无法解决的，特别是系统主机出现故障。系统发生电气故障，安全控制系统将禁止起重机相应机构动作，从而中断救援工作，造成重大影响。因此，掌握在非正常情况下操纵铁路救援起重机很有必要。

图1 系统工作流程框图

一、起重机应急操作注意事项

在非正常情况下，起重机安全控制系统功能失效，司机在驾驶室内无法操纵起重机，可以通过直接控制各部电磁阀、电比例阀来操纵起重机，可以直接操控起重机各机构动作，使救援工作继续进行，使起重机被安置到运输位置上。

非正常情况下，手动操纵起重机的4个前提条件：①只允许完全熟悉吊车控制系统的人员进行此项紧急操作。要求操作人员必须完全熟悉起重机各个机构功能、原理及操作方法。②起重机应急操作实际上脱离了安全控制系统的控制，为了保证救援工作的完成，只能在起重机性能允许的性能范围内进行手动操作。③务必始终一次只能激活一项动作，不能同时激活两个及以上动作。④进行手动应急操作时，严禁使用双泵合流。

需要说明的是，此处论述的应急操作方法，是基于控制系统完全失效的情况下提出的。控制系统完全失效的情况下，每个机构运动涉及到的电磁阀、电比例阀均不动作，所以要实现机构的动作，必须同时手动各个相关的电磁阀、电比例阀。多数情况下，控制系统只是局部失效，即每个机构运动涉及到的电磁阀、电比例阀只是部分不动作，这时只需手动相应不动作的阀即可。

二、起重机运动机构的分类

NS1600型进口起重机的运动机构共有15个，总体上可以分为上车运动机构和下车运动机构两部分。上车运动机构有10个，又可以分为主运动机构和辅助运动机构，其中，主运动机构有6个，分别是：双回转机构、全回转机构、变幅升降机构、二节臂伸缩机构、三节臂伸缩机构、吊钩升降机构。辅助运动机构有4个，分别是：上车1和上车2锁定机构、上车2和下车锁定机构、配重伸缩臂伸缩机构、配重举升/降下机构。下车运动机构有5个，分别是：转向架辅助支撑机构、支腿支撑机构、倾斜补偿机构、弹簧卡锁机构、走行联挂机构。

三、上车运动机构的应急操作

1.上车主运动机构的应急操作

（1）双回转机构。涉及到起重机双回转机构的各类阀如表1所示。在控制系统失效的情况下，操作人员根据发动机1或2的运行情况，同时按压Y238+Y126+Y217或Y238+Y126+Y184，起重机可右回转；同时按压Y238+Y126+Y218或Y238+Y126+Y185，起重机左回转。需要注意：①Y238是一个电磁换向阀，不得电的时候，主油路为全回转马达供油，Y238得电后，控制油路将主油路切换到双回转，为双回转马达供油。因此，必须首先按压Y238，才可以实现起重机双回转。②Y216也是一个电磁换向阀，得电后控制油路导通，将双回转制动器打开，使回转马达处于自由状态。③为了防止起重机上车2自由回转，防止起重机被重物斜拉，回转前，应先按下相应动作的电比例阀，滞后按下Y126；停止动作时，应先停止Y126，滞后停止相应动作的电比例阀。④起重机回转时不能同时激活两台柴油机的泵3。

表1 双回转运动机构

（2）全回转机构。涉及到起重机全回转机构的各类阀如表2所示。在控制系统失效的情况下，操作人员根据发动机1或2的运行情况，同时按压Y237+Y217或Y237+Y184，起重机可右回转；同时按压Y237+Y218或Y237+Y185，起重机左回转。按下电磁阀Y237的目的是打开全回转制动器，使回转马达处于自由状态。同样，为了保证安全，防止起重机自由回转，回转前，应先按下相应动作的电比例阀，滞后按下Y237；停止动作时，应先停止Y126，滞后停止Y217。同双回转一样，起重机回转时不能同时激活两台柴油机的泵3。

表2 全回转运动机构

（3）变幅升降机构。涉及到起重机变幅升降机构的各类阀如表3所示。在控制系统失效的情况下，操作人员根据发动机1或2的运行情况，在电磁阀Y35正常工作时，同时按压Y212+Y113或Y182+Y113，起重机可变幅落；在Y35不得电时，必须手动操作Y35旁边的手柄操纵阀，再同时按压Y212+Y113或Y182+Y113，起重机变幅落；同时按压Y212+Y114或Y182+Y114，起重机变幅升。需要注意的几点是：①起重机变幅落时，不能同时激活两台发动机的泵2。②电磁阀Y35的功能是打开变幅落制动器，该电磁阀不带手动按压功能，原因是通过手动按压电磁阀，不能控制好流量大小，不能保证起重机在吊重物时缓慢平稳下落，故起重机液压系统设计时，该电磁阀不带手动按压功能。而是另外增加了一个手柄操纵阀。起重机吊重物时，手动操纵Y35旁边的手柄操纵阀，必须缓慢操作，严格控制好流量大小，防止重物下降有冲击。③手柄操纵阀油路中的压力来自控制油路压力，而控制油路压力来自泵6，操作手柄操纵阀的前提是控制油路压力建立起来。④电磁阀Y123功能是变幅升快速档，即Y123得电后，泵1的压力油也提供给变幅油缸无杆腔，实现变幅升快速。手动操作时，为保证安全，无需快速升，因此设计时Y123也无手动强制功能。

表3 变幅升降机构

（4）二节臂伸缩机构。涉及到起重机二节臂伸缩机构的各类阀如表4所示。在控制系统失效的情况下，操作人员根据发动机1或2的运行情况，同时按压Y212+Y116或Y182+Y116，起重机二节臂缩；同时按压Y212+Y115或Y182+Y115，起重机二节臂伸。需要注意的是，电磁阀Y122功能是二节臂伸快速档，即Y122得电后，泵1的压力油也提供给二节臂伸缩油缸，实现二节臂快速。手动操作时，为保证安全，无需快速升，因此设计Y122也无手动强制功能。

表4 二节臂伸缩机构

（5）三节臂伸缩机构。涉及到起重机三节臂伸缩机构的各类阀如表5所示。在控制系统失效的情况下，操作人员根据发动机1或2的运行情况，前提是气动定位销工作正常，确定三节臂固定销在正确位置（解锁状态下），同时按压Y211+Y118或Y181+Y118，起重机三节臂缩；同时按压Y211+Y117或Y181+Y117，起重机三节臂伸。需要注意的是，由于吊重等原因，三节臂定位销经常被卡滞，要解锁定位销子，可手动操纵Y128、Y118、Y117。

表5 三节臂伸缩机构

（6）吊钩升降机构。涉及到起重机吊钩升降机构的各类阀如表6所示。在控制系统失效的情况下，操作人员根据发动机1或2的运行情况，同时按压Y211+Y129+Y112或Y181+Y129+Y112，起重机吊钩升；同时按压Y211+Y129+Y111或Y181+Y129+Y111，起重机吊钩降。需要注意：①为了保证安全，防止起重机溜钩，动作前，应先按下相应动作的电比例阀，滞后按下Y129；停止动作时，应先停止Y129，滞后停止相应动作的电比例阀。②电磁阀Y119功能是吊钩升降快速挡，带手动功能，作用是调节马达供油量，这一点与其他运动机构不同。

表6 吊钩升降机构

2.上车辅助运动机构的应急操作

（1）上车1和上车2锁定机构。涉及到起重机上车1、上车2锁定机构的各类阀如表7所示。在控制系统失效的情况下，首先必须人为确认上车1和上车2处于正确状态下，即销与孔对正的情况下，才可以进行手动操作，否则会将油缸和销孔打坏。同时按压Y213+Y124或Y183+Y124，上车1和上车2锁定销伸出，即锁定；同时按压Y213+Y125或Y183+Y125，上车1和上车2锁定销缩回，即解锁。需要注意的是，上车1和上车2能否锁定，是电脑根据接近开关B282提高的信号做出判断的。对正时，B282输出高电平信号至电脑，此时，系统允许锁定油缸伸出。由于经常使用全回转，在需要使用双回转时，虽然B282输出高电平信号表明对中，但由于接近开关感应范围与固定穿销中心位置存在偏差，此时固定穿销径向可能受力，这就需要司机微动解锁双回转，再缩回固定穿销。

表7 上车1和上车2锁定机构

（2）上车2和下车锁定机构。涉及到起重机上车2、下车锁定机构的各类阀如表8所示。在控制系统失效的情况下，首先必须确认上车2和下车处于正确状态下，即销与孔对正的情况下，才可以进行手动操作，否则会将油缸和销孔打坏。同时按压Y213+Y243或Y183+Y243，上车2和下车锁定销伸出，即锁定；同时按压Y213+Y244或Y183+Y244，上车2和下车锁定销缩回，即解锁。需要注意的是，上车2与下车能否锁定，是电脑根据角度传感器B264提供的角度值判断的，回转角度值必须在±0.5°以内，系统才允许锁定。由于传感器安装误差或故障，经常发生角度偏移，角度在±0.5°以内时实际上销与孔并未对正，此时利用按钮操作会打坏油缸和销孔；或者是销与孔实际对正了，而角度超出±0.5°，司机通过按钮操作，系统禁止锁定，此时，可以下车人为观察销、孔是否对正，对正后，可以手动按压电磁阀Y243，使锁定油缸伸出锁定。

表8 上车2和下车锁定机构

电磁阀Y437、Y436控制上车2/下车转向架1上运输附加支撑拖板锁定、未锁定，电磁阀Y439、Y438上车2/下车转向架2上运输附加支撑拖板锁定、未锁定。上车2辅助托板升起，为了在起重机回送过程中保持稳定，只有在起重机从回送状态到工作状态或从工作状态到回送状态时使用。需要注意的是，手动按压Y437、Y436、Y439、Y438时，前提是必须首先激活电磁阀Y454。Y454的作用就是为下车各动作供给压力油。

（3）配重举升/降下机构。涉及到起重机配重举升降下机构的各类阀如表9所示。电磁阀Y91、Y92分别配重油缸1和2的下落、升起，具有手柄控制功能。在控制系统失效的情况下，进行手动操作时，必须确保电磁阀Y225接通，Y225的作用就是接通配重挂放油路，为配重挂放供给压力油。

表9 配重举升/降下机构

（4）配重伸缩臂伸缩机构。涉及到起重机配重伸缩臂伸缩机构的各类阀如表10所示。在控制系统失效的情况下，必须首先确认配重已悬挂到位，可以前后伸缩，同时按压Y211+Y224或Y181+Y224，配重伸缩臂缩回；同时按压Y211+Y223或Y181+Y223，配重伸缩臂伸出。需要注意的是，配重伸缩臂伸缩机构是两节臂伸缩，第一节臂与第二节臂之间由一锁闭油缸连接，位置在配重伸缩长度9.5m处。根据所要实现的配重伸缩长度，如果需要升起锁闭油缸，按住Y228电磁阀，升起锁闭油缸后，第二节臂才可以继续伸缩。

表10 配重伸缩臂伸缩机构

四、下车运动机构应急操作

1.转向架辅助支撑机构

涉及到起重机转向架辅助支撑机构的各类阀如表11所示。根据所选择的起重机工况，决定是否使用转向架辅助支撑。在控制系统失效的情况下，同时按压Y213+Y491/Y493或Y183+Y491/Y493，转向架辅助支撑油缸伸出；同时按压Y213+Y490/Y492或Y183+Y490/Y492，转向架辅助支撑油缸缩回。

表11 转向架辅助支撑机构

2.支腿支撑机构

涉及到支腿支撑运动机构的各类阀如表12所示。其中Y440-Y447是三位四通电磁换向阀，带手柄操纵功能。在电气系统发生故障时，司机可以通过操作电磁换向阀的手柄进行支腿水平油缸和垂直油缸的动作。需要注意的是：电磁阀Y454功能是支腿支撑机构供油，即Y454不得电时，压力油经过经过阀19给自动调平系统供油，一旦Y454得电，控制油路推动阀19，压力油供给支腿支撑机构，同时切断自动调平系统供油。因此，在控制系统失效的情况，手动按压电磁换向阀时，必须确保Y454得电，如未得电，则需要手动按压Y454。

表12 支腿支撑机构

3.倾斜补偿机构

涉及到起重机倾斜补偿运动机构的各类阀如表13所示。这里，我们需要掌握的是自动调平系统锁定机构，也是起重机经常出现问题的。系统根据各转向架上的角度电位计B525/B526提供的角度值进行判断，油缸杆与圆孔是否对正，从而决定是否可以进行锁定。如果自动调平系统的角度电位计传感器出现故障，即使销、孔对正，系统也不允许锁定，此时可以下车手动操作，但电脑不能提供有效安全保护了，必须人为观察准确后方可进行，防止造成设备损坏。

表13 倾斜补偿机构

4.弹簧卡锁机构

涉及到弹簧机构（即闭锁油缸）的各类阀如表14所示。电磁阀Y469、Y468控制的风路系统，通过风路系统的压力导通相应液压阀，实现闭锁油缸的动作。在手动操作时，要确保起重机风压达到规定值，扳动电磁阀Y469、Y468进行手动操作。此外，为了确保起重机能快速回到回送状态，设计者还提供了行走机构/弹簧阻断紧急动作，通过扳动紧急动作手柄，通过继电器电路直接控制闭锁油缸解琐。

表14 弹簧卡锁机构

5.走行联挂机构

涉及到支腿支撑运动机构的各类阀如表15所示。电磁阀Y461、Y460控制的风路系统，通过风路系统的压力挂齿风缸的动作。在手动操作时，要确保起重机风压达到规定值，扳动电磁阀Y461，挂齿风缸缩回，走行挂齿脱开；扳动Y460，挂齿风缸伸出，走行挂齿挂上。同弹簧卡锁机构一样，通过扳动紧急动作手柄，通过继电器电路直接控制走行挂齿机构脱开。

表15 走行联挂机构

五、结束语

实践证明，NS1600型铁路救援起重机在救援、施工现场发生电气故障后，多数情况下，短时间内是无法解决的。系统发生电气故障后，安全控制系统将禁止起重机进行相应机构的动作，从而中断救援工作，造成重大影响。为不中断救援、施工，在起重机允许的性能范围内，通过直接控制各部电磁阀、电比例阀来操纵起重机，直接完成起重机的各个机构动作，可以使救援、施工工作继续进行，使起重机被安置到运输位置上，意义重大。非正常情况下，手动操纵起重机必须由完全熟悉吊车控制系统的人员进行，要求操作人员必须完全熟悉起重机各个机构功能、原理及操作方法。在实际应用时，必须遵循起重机安全控制系统对起重机运动的限制，不能超过限制要求。