抄平起拨道捣固车传感器应用研究

齐晓华，魏冠义

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

1 抄平起拨道捣固车简介

随着我国经济的快速发展，我国铁路进入了大发展的快车道，铁路技术装备已进入世界先进行列，铁路线路维修也进入了机械化时代。抄平起拨道捣固车作为大型养路机械的一种，适用于铁路的新线施工、运营线路维修作业等，能够对铁路轨道进行自动抄平、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、水平偏差及高低偏差等，使轨道线路达到设计标准和线路维修规则的要求，保证列车的安全运行。

现在生产捣固车的世界著名公司有奥地利的普拉塞与陶依尔公司、瑞士的马蒂沙公司、美国的坦博公司等。目前捣固车大致可分为以下几种类型:按同时捣固轨枕数分为单枕捣固车(如D08-16 捣固车)、双枕捣固车(如D08-32 捣固车)、三枕捣固车(如DWL-48 捣固稳定车);按作业对象分为线路捣固车、道岔捣固车(如D08-475 捣固车);按作业走行方式分为步进式捣固车(如D08-32 捣固车)、连续式捣固车(如D09-32 捣固车);按作业功能分为多功能捣固车(如D08-32 拨道、起道抄平捣固车)、单功能捣固车(如YD-3 型捣固车);另外还有防尘、防噪音等具有特殊功能的捣固车。

2 传感器在抄平起拨道捣固车作业中的作用

抄平起拨道捣固车作业前和作业后都必须对线路的几何形状参数进行测量，以便对作业过程进行控制，测量作业后的线路参数送入记录仪用于检查作业效果。抄平起拨道捣固车在作业过程中能够自动消除轨道的方向偏差，左、右水平偏差和前、后高低偏差等，离不开能够将非电量的位移信号转换为电信号的传感器。以捣固车的起道抄平作业为例，轨道左右水平检测需要有水平传感器测量起道前的轨道横向水平偏差，并将这个偏差信号输入起道控制电路，与设定的起道量进行比较控制起道油缸提起轨道。线路纵向水平检测及起道原理与前者类似，只是需要不同的传感器将位移信号转换为电信号。

3 抄平起拨道捣固车传感器应用研究

抄平起拨道捣固车上用到的温度、压力等通用传感器很常见，常用的大机传感器主要指位移传感器，按其测量位移类型又分为线位移和角位移2 种，线位移传感器有10 种，角位移传感器有11 种，测量轮传感器有1 种，不同型号的传感器适用车型、安装位置及功能都各不相同。

1330 型深度传感器主要用来测量捣固头的作业深度，最早应用在D08-32 型捣固车上。其核心部件是由高精度电位器及精加工齿轮等各种精密结构件组成，安装于捣固头上的轴销插入到深度传感器的拨叉凹槽内，当捣固头上下作业运动时，轴销拖动拨叉沿着滑杆上、下运动，固定在拨叉上的细钢丝绳经过滑轮拽动带螺旋槽的绳轮一起转动。与绳轮共轴的是一高精度的小模数齿轮，通过齿轮啮合拖动高精度电位器，将拨叉的直线运动转换成电位器的电压输出。750 型、750ZS 型轮式传感器是用来测量捣固头的作业深度及拨道弦横向移动的位置信号，适用于D08-475 型道岔捣固车等大型养路机械。捣固车工作时带动传感器里面的测量钢丝绳，钢丝绳拽动绳轮，绳轮与小齿轮共轴，小齿轮再与大齿轮啮合拖动高精度电位器旋转，输出信号电压。1041HG 型、2061HG 型轮式传感器和750 型轮式传感器类似，都属于线位移传感器，适用于D09-32 和D08-475 型捣固车等大型养路机械。

609 型、609H 型正矢传感器主要测量线路曲线的矢距，张紧于前后测量小车上的钢丝绳穿过传感器的拨叉，拖动拨叉左右移动，固定在拨叉上的钢丝绳绕过两个滑轮，拖动绳轮转动，然后再通过一对啮合齿轮，使电位器轴转动而发生偏转，并输出电位差。856 型记录仪传感器也属于矢距传感器一种，用于测量捣固车作业后线路的矢距值，然后将该值送往记录仪。856 型记录仪传感器适用于D08-32、D09-32 型捣固车、D08-475 型岔道捣固车等大型养路机械。在捣固车前后两端装有两个测量小车，靠液压装置紧靠于轨道一侧，两小车之间张紧一根钢丝绳，两小车的距离为H。当曲率半径R 值不一样时，矢距值h 也不一样，只要测出h 值即可知道R值的大小。张紧于前后测量小车上的钢丝绳穿过该传感器的拨叉，拖动拨叉左右移动，固定在拨叉上的钢丝绳通过一个滑轮拽动绳轮转动，通过离合器带动电位器旋转，将拨叉的线位移转换成电位器的角位移输出信号电压。

2036 型电子摆传感器主要检测左右钢轨高度差，在直道上用于测量左右钢轨是否水平，弯道上用于检测超高量，适用于D08-32、D09-32 型捣固车、WD-320 型动力稳定车及D08-475 型岔道捣固车等大型养路机械。电子摆传感器工作时利用一摆锤，在重力作用下，当钢轨左右有高度差时摆锤偏转一角度，与摆锤共轴的电位器也相应偏转同样角度，电位器输出一微小电压，再经过线性放大后作为电子摆输出。2111A 型电子摆传感器测量钢轨的横向超高或水平度，工作原理与2036 型电子摆传感器类似，主要用在DWL-48 稳定车上。

2013 型大抄平传感器用于测量轨道前后的坡度量即纵向高度差，适用于D09-32 型捣固车等大型养路机械，采用高精度电位器及各种精密加工零部件组成传感器的核心，线性度好、性能稳定、精度高。2013 型大抄平传感器分左右型二种，其内部结构相同，但平衡框架安装方向相反。2013 型大抄平传感器安装在捣固车顶端上部，左右各装一台，互相独立，通过传感器平衡框架上的滑块与捣固车上端张紧钢丝绳联接，张紧钢丝绳上下运动拖动抄平传感器平衡框架转动，按一定比例同时通过同步带和离合器，拽动电位器一起转动，输出信号电压。2044 型抄平传感器也用于测量轨道前后的坡度量即纵向高度差，适用于D08-32 型捣固车等大型养路机械，测量原理及功能与2013 型大抄平传感器类似。1064型小抄平传感器与2013、2044 型一样用于测量轨道前后的高度差即纵向坡度值，适用于WD-320 型线路动力稳定车等大型养路机械。1064 型小抄平传感器分别安装在稳定车的左右侧，互相独立。稳定车的两根长立柱下端分别置于前后测量小车上，上端张紧一根钢丝绳。该传感器通过摇臂上的滑块与钢丝绳相联，当立柱上下运动时，摇臂随之上下摆动，按一定比例拖动传感器电位器转动，输出信号电压。不同车型使用大机传感器的型号及数量如表1 所示。

表1 不同车型使用大机传感器的型号及数量

4 抄平起拨道捣固车传感检测实训系统方案设想

抄平起拨道捣固车是铁路大型养路机械专业的一门核心课程，传感检测系统在捣固车作业中起着举足轻重的作用。如何让学生熟悉掌握捣固车的自动检测过程，建一个抄平起拨道捣固车传感检测模拟实训室至关重要。目前传感检测实训室主要为通用型、模块化的验证型设备，通过实验验证各类常用传感器的原理与特性，缺乏大机专用传感器，无法进行抄平、起拨道、捣固作业的参数采集和模拟检测。目前还没有厂家供应大型养路机械的传感检测实训设备。这些传感器针对工务机械段专用车型，价格比较贵，需要安装在捣固车上结合控制系统及铁路轨道才能发挥作用，或者配备专用大机检测试验台对各类大机传感器进行测试。

建一个大机传感器模拟检测实训室，能够在没有作业车及控制系统配合的情况下，实现捣固头作业深度检测、捣固头摆动角度、曲线线路的矢距测定、左右钢轨高度差的检测、轨道的纵向超高量检测、信息反馈及报警等功能的捣固车作业传感检测模拟采集系统。设想采用固定支架固定大机传感器，加入代替轨道的被测对象，带动传感器中电位器运动，采用信号采集卡将传感器电信号采集到终端显示器，模拟传感器在捣固车作业过程中的信号转换过程，让学生更进一步理解大机传感器的重要作用。抄平起拨道捣固车传感检测模拟实训室建成后可让学生在实训室亲自体验捣固车作业中各项信号的采集、处理与显示，实现理论知识、操作技能及现场作业的有机结合。

［1］傅文智，等.抄平起拨道捣固车［Z］.北京:中国铁道出版社，2010.

［2］雷成伟.大型养路机械工作装置故障应急预案［Z］.北京:中国铁道出版社，2011.