GK1C型机车手动档改进

蔡湘琦

摘要：GK1C型机车自动档出现故障时，可以转换动档操作机车，但自动档故障导致了柴油机最高转速限制在750转/分以下，使机车达不能全功率输出，满足不了大吨位货物的运输要求。我们可以对其电气控制系统进行改进、PLC程序改写，使机车在手动档位工作时，柴油机转速仍能达到1000转/分，保持全功率输出。

关键词：GK1C型机车;手动档;PLC

前言

GK1C型机车是资阳机车厂专为工矿企业设计的中小型液力传动调车机车，其优点突出，起动扭矩大、操作简易、维修简单、可靠性高。

我厂从99年引进该种车型以来，使用情况良好，当然，有些方面也是需要改进的，比如手动档工况，在机车牵引大吨位货物时，柴油机必须全功率输出，轉速将达到1000转/分，这样才能保证机车的正常作业。若此时，机车自动档出现故障，我们可以转换到手动档工况操作，但从现有机车的控制过程来看，转速最高只能达到750转/分，显然这无法满足大负荷的需要。

1.原车的设计思路及不足

GK1C型机车设有自动档和手动挡两个档位。采用自动挡工作时，柴油机转速与机车速度的比值一旦达到设定值，机车就会进行自动换档，以达到提高变扭器的工作效率的目的。而手动档则是在自动档出现故障时才采用的，当柴油机转速和机车运行速度达到换档条件时，可以人为地进行挡位切换。

若在柴油机高转速时进行液力制动，即液力传动箱的充油方向与机车移动方向不一致，此时变扭器的机械负荷很大，甚至超过材料极限，液力油温升很快，这些都对机车的正常使用带来不良影响。因此，在对机车实施液力制动时，必须限制柴油机转速在750转/分以下，同时控制进行液力制动的变扭器是部分负荷充油，以保护变扭器各部件，这个过程可以用装在充量调节阀管路上的油压继电器（1KPT：2.5kg/cm?）进行监测。

当机车在自动档运行时，如固态继电器、电控阀、启动阀或换向阀等出现异常，都会造成机车不能正常加载，此时我们可以采用手动档位操作机车。而机车在手动档位运行时，由于自动档位的故障会造成液力换向控制阀与充量调节阀的油路上无油压，即导致1KPT 断开，PLC控制系统会限制柴油机转速在750转/分以下，机车也只能输出部分功率。另外，由于换挡电控阀故障造成的机车加载方向与移动方向不一样，即使转换到手动挡，此故障也不能消除，机车自动档和手动档均无法安全使用。

2.改进方案

首先是改进柴油机转速提升。在机车运行过程中，只有出现液力制动时，才必须要限制柴油机转速。如果机车没有出现液力制动，在设备安全的条件下，可以提高柴油机转速使其满负荷工作。解决这个问题的关键是让PLC能够及时识别机车没有实施液力制动，这样就可以安全地提高柴油机转速。

在电气控制系统中，非液力制动信号除了可用1KPT来感应外，还可以由装在前后向变扭器充油管路上的4个油压继电器及装在惰性泵出口来感应机车移动方向的2个油压继电器来共同传送。具体感应信号如下：前向充油监控：2KPT（I档）及3KPT（II档）、后向充油监控：4KPT（I档）及5KPT（II档）、机车前向移动6KPT、机车后向移动7KPT。

当机车前向加载时，柴油机转速达到750转/分之前，有无液力制动都不影响柴油机转速的升降。当柴油机达到750转/分以上时，此时若后向充油管路上的4KPT及5KPT均没信号，机车移动信号6KPT有信号且7KPT无信号，则认为机车是前向移动且前向加载，控制系统可以不限制柴油机转速，允许根据需要继续提升转速。在此过程中，只要出现2KPT、3KPT、7KPT中的任何一个信号，即代表机车有液力制动，控制系统会自动降低使柴油机转速到750转/分。机车后向加载运行，情况依此类推。

其次是改进换挡阀控制过程，当机车处于手动档位时，使启动阀的电控阀不起作用，自动挡和手动档的操作完全独立控制，互不干扰，这可以提高工况档位转换的可靠性，同时也利于故障处理。

改造具体步骤：

（1）将2KPT（X50），3KPT（X51），4KPT（X52），5KPT（X53）、6KPT（X54）、7KPT（X55）等六个个继电器接入PLC输入端。

（2）更改PLC部分控制程序，具体的控制程序依照上述流程编写。图1为改造后的部分PLC梯形图。

3.改进效果

经过此次改造，采用手动档位工作时，柴油机转速仍可达到全功率的1000转/分。

4.结束语

（1）经过此次改进，当机车由于自动档故障导致不能加载或2.5kg/ cm?油压继电器损坏导致柴油机不能高转速运转时，均可以立即转换到手动档位运行，机车转速仍达到1000转/分，但这并不意味着我们可以随意地提高柴油机转速，而是必须先检测机车是否存在反向充油的情况，只有在确保机车没有实施液力制动，才允许根据需要提高柴油机转速。

（2）如果机车采取了正常的液力制动或由于故障导致出现异常的液力制动时，控制系统会自动限制柴油机转速在750转/分以下，确保设备安全。

图1  改进后的部分PLC梯形图

参考文献：

[1]GK1C机车内燃机车使用维护.南车资阳机车厂

[2]可编程控制器原理及应用教程.清华大学出版社