智能化道岔转辙机挤脱力测试系统的研制与应用

2011-05-09刘峰

铁路通信信号工程技术 2011年4期

刘峰

（天津铁路信号工厂有限责任公司，天津 300300）

1 概述

随着ZD（J）9、ZD6（含挤切削保护装置）等转辙机在铁路集中联锁车站的广泛使用，涉及设备安全性能的挤脱力技术指标监控显得更为重要。电液伺服电动转辙机挤脱力测试系统就是在这种情形下研制的。它是遵循铁路行业技术标准，并结合转辙机实际使用条件和当代最新的试验技术，专门为电动转辙机试验开发而研制的专用检测设备。该系列试验机在研制、开发过程中突出国际先进电液伺服试验机技术，采用良好的人机界面控制，实现试验过程实时数据的分析研究。同时具有使用方便、测试精度高、可靠性好、自动化程度高、系统的稳定性高等特点，试验机的整体性能已达到国内先进水平。

2 智能化道岔转辙机挤脱力测试系统的设计

基于天津铁路信号工厂有限责任公司（简称天津厂）现生产的各种不同型号的转辙机，在构思智能化道岔转辙机挤脱力测试台功能框架时，主要考虑以下几方面的问题。

1）电液伺服转辙机挤脱力测试系统能够完成可挤型ZD6、ZD（J）9系列交直流电动辙机（含挤切销保护装置）整机挤脱力测试的挤脱过程力值、位移、挤脱测试。

2）电液伺服转辙机挤脱力测试系统能够完成挤切销，剪切过程力值、位移、失效时间的测试。

3）电液伺服转辙机挤脱力测试系统能够模拟转辙机设备在现场安装、使用环境进行测试。

4）利用计算机技术，实现人机界面控制，能对测试数据进行分析，且操作方便，系统稳定，可靠性高。

3 智能化道岔转辙机挤脱力测试系统的工作原理

经查阅研究国外的相关资料，学习铁路行业技术标准，再根据天津厂的实际产品和测试要求，绘制出测试系统工作原理图（如图1所示），其系统工作原理如下。

测试台通过推动转辙机动作杆运动，测量转辙机在各种运动状态和运动到各工作位置时所需的推动力以及到达各工作位置时移动的距离，从而得出转辙机工作状态下的各种试验力、位移等参数。

测试步骤：如ZDJ9转辙机整机测试时，被测试转辙机刚性固定安装在试验机的前端，伺服直线作动器通过支架水平安装在试验机的另一端，作动器的活塞杆和转辙机的动作杆连接，作动器活塞杆可在水平方向前后移动。试验机工作时，液压油在伺服阀的控制下按照试验软件发出的控制信号进入作动器，推动作动器活塞杆按照控制信号移动。在转辙机动作杆上施加一轴向外力，使动作杆带动锁闭铁移动，致使顶杆移动。断开表示接点达到规定值，从而完成整个工作过程，此时动作杆上所加的最大轴向力即为挤脱力。

作动器活塞杆前端安装有负荷传感器，用于测量试验机推动转辙机工作时所需的试验力；作动器安装有位移传感器，用于测量转辙机工作时移动的位移。试验力和试验位移可以通过计算机软件处理成各种试验曲线。泵站作用是为试验机工作提供动力，测控系统用于控制试验机的工作过程，并将实时采集各种试验参数，采集后处理并形成各种曲线。

4 智能化道岔转辙机挤脱力测试系统的主要技术指标

1）最大试验力：50 kN；

2）力值精度：±0.5%；

3）作动器最大振幅：±130 mm（行程260 mm）；

4）示值精度：±0.5%；

5）作动器最大速度：0.03 m/s；

6）恒压伺服泵站规格：流量10 L/min，21 Mpa；

7）电源电压：380 V/50 Hz；电机功率：3 kW。

5 电液伺服转辙机挤脱力试验系统的构成及特点

电液伺服转辙机挤脱力试验系统由主机、液压泵站、控制系统等组成。

1）主机

测试台主机主要作用是安装被测试转辙机，并对转辙机进行工作测试。主机由伺服作动器、作动器支架、位移测量机构等组成，以上机构和被测试件均安装在平台上。被测转辙机通过T形螺栓及过渡板安装在平板上，通过更换过渡平板可适用于不同型号规格的转辙机。主机具有安装、调整试件方便，操作简单等特点，如图2所示。

伺服直线作动器是测试台的核心部件，测试系统通过作动器对转辙机施加试验力，从而获得各种测试数据。作动器具有低阻尼、高响应、高寿命、大间隙能承受大侧向力的特点。

两套位移测量机构分别安装在作动器和转辙机挤切销上。位移传感器采用高精度光电编码器，具有精度高、抗干扰能力强、可在任意位置清零等特点。

2）液压泵站

液压泵站由油箱、电机油泵、液压控制模块、油冷却器等构成。

泵站油箱采用全封闭设计，可有效防止外界杂质进入液压系统对液压油的污染。

电机油泵组配置采用串联双弹性支撑方式，较好地减少了泵站噪音。油泵采用低噪音直线共轭内啮合齿轮泵，直线共轭内啮合齿轮泵具有低噪音、无脉动、长寿命等特点。

液压控制模块可任意设定两级系统压力，具有低压启动/关机，高压工作的功能，可有效降低泵站启动/停止时对系统造成的冲击。模块液压元件均采用国内著名公司产品，可有效提高液压系统可靠性。伺服阀采用进口试验机专用高响应伺服阀，有极高的稳定性和控制精度。

液压系统安装有油温保护、液位保护、系统压力保护3种安全保护装置，自动化程度高，有效地提高液压系统的安全性。泵站安装有双电接点温控表，用于油温（低于10℃、高于55℃）控制；液位控制继电器用于泵站液位控制，泵站具有滤油器堵塞报警或停车功能。泵站安装有风冷却器，可不依靠冷却水对液压系统进行冷却，适用方便。

3）控制系统

控制系统由显示器、打印机及控制软件等构成。

系统管理软件是整个全数字伺服控制器工作的基础，其主要功能是管理控制系统的硬件资源、定义传感器、数字控制参数调整、设置保护、显示当前控制模式、测试数据实时显示等。

系统采用计算机显示和液晶屏幕显示两套显示系统。两套显示系统安装在控制柜内。计算机采用虚拟仪表显示测试参数，各种参数设置可在计算机和液晶显示设置系统上设置完成。屏幕显示各种测试曲线，可打印输出需要的测试报表。

控制测量系统的软件采取图形化界面，具有在同一坐标下显示力值、时间、位移曲线的功能，并有游标显示任一点个量之大小的功能，以便在动态情况下进行相关性分析；具有数据保存、打印、检索等数据功能。