公路—铁路两用高空作业车电气及控制系统设计

摘 要：公路-铁路两用高空作业车（以下简称公铁两用高空车）是一种既可以应用于公路，又可行驶在轨道上的两栖工程作业车辆，主要用于铁路架空线施工、检修和轨道信号灯维护。车辆电气及控制系统为整车提供牵引动力和操作控制，整车牵引形式为电控液压驱动，控制系统采用CAN总线模块化架构和集成式控制，通过可视化人机交互和视频监控系统，对车辆运行状态进行监控和数据记录。

关键词：公铁两用；控制系统；CAN总线

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.147

0 概述

公铁两用高空车是兼具公路、铁路两种路况作业功能的工程车。主要包括8米、10米高空作业范围。适用于铁路接触网放线施工作业、铁路站段信号灯安装与检修维护等场合，可在铁路、公路两种工况下行驶和作业。车辆公路牵引采用重型卡车底盘，内燃柴油机动力，轴桥驱动形式；铁路牵引采用钢轮液压马达驱动，可垂直上道使用灵活。铁路施工车辆工作环境复杂多变，对车辆控制安全可靠性要求高。公铁两用高空车控制系统设计执行 EN280、EN15746、及ISO 13849等国际标准，设有完善的控制及应急辅助系统、急停装置及数据记录仪确保车辆操作和运行安全。车辆信息显示系统通过HMI人机界面交互方式实时监控车辆行驶和作业时整车控制系统和辅助系统状态，对硬件和系统故障进行警告提示，并可对车辆电器件性能参数进行调整和校准。

1 系统组成

整车电气控制采用模块化架构，划分为底盘、上装、数据记录与显示系统。系统由控制模块、输入输出模块、通信网络、控制显示屏、操作面板和数据记录等辅助装置组成。

2 控制模块（ECU）

由四块安装于驾驶室、底盘及作业平台电气箱内的CAN总线安全控制器组成。控制模块主要技术参数如表1所示：

输入输出模块集成于控制模块内，包括数字、模拟、频率输入和数字、模拟及PWM模块，单个端口输出最大负载可至4A，设有开路检测和短路保护功能。

3 控制显示屏（HMI）

车载控制显示屏采用TFT-LCD圖形文本彩色高性能显示模块，表2是控制显示屏主要技术参数。

4 通信网络

整车通信采用CAN总线，由控制模块、人机界面、数据记录及倾角仪组成的拓扑结构如图3。

5 控制面板

车辆根据作业位置和人体工程学原理，主要包括以下各处控制面板。

5.1 司机室控制面板

位于司机室内驾驶座椅侧方，司机室控制面板包括：

工作模式选择开关--可自动切换车辆四种工作模式，四种工作模式有公路、铁路前进、铁路后退和作业模式；行驶手柄--用于操纵铁路行驶；前铁路轮升降开关--铁路模式下操作前铁路轮升起和降落；灯开关--包括探照灯、警闪灯和辅助照明灯开关；急停开关--铁路和作业模式下用于紧急停车。

5.2 转向架控制面板

位于车辆转向架上方，主要包括以下功能：方向选择开关--确定入轨方向； 转向架升降开关--铁路模式下操作转向架升起和降落； 后锁桥开关--操作车辆后桥锁紧和解锁； 锁销开关--操作用于悬挂转向的锁销； 应急泵开关--车辆失去动力时可短暂开启应急泵； 指示灯--指示车辆底盘稳定和上装运输位置。

5.3 回转台控制面板

安装于回转台立柱处，主要包括以下功能： 紧急旁路开关--用于平台称重监控系统故障时短暂操作高空作业机构； 旁路开关--用于触发停机限位后起动车辆发动机。 应急泵、急停开关与其他各处功能相同。

5.4 高空平台控制面板

安装于高空平台工作斗内，主要用于操作高空机构和铁路行驶，包括：主臂操作手柄--操作主臂升降和旋转； 副臂操作手柄--操作伸缩臂与折叠臂； 铁路行驶手柄--作业模式下可在平台内操纵车辆铁路行驶；工作斗操纵开关--工作斗上下调平和左右旋转； 鸣笛开关--铁路行驶时发出鸣笛警告； 远程开关--可在工作斗内远程起动和停止车辆发动机； 指示灯--包括蓄电池充电、制动风压、平台载荷和上装运输位指示。

6 辅助装置

辅助装置用于记录数据，辅助车辆运行和应急保护操作，主要包括数据记录仪、限位传感器、后视监控和急停装置等组成。

7 结论

公铁两用高空车是公司自主创新设计的铁路公路两用工程作业车，电气控制系统已通过欧盟CE认证，安全性符合EN ISO13849机械电气安全标准，车辆信息电气及控制系统经试验和交付车辆运行验证表明，控制系统安全可靠，人机交互可读性可操作性强，故障信息提示准确利于操作和车辆维护，数据记录完整可靠，为操作人员提供了安全可视化信息。

参考文献：

[1]俞维忠.汽车导航及汽车信息显示系统[J].汽车电器，2004（07）：

1-3.

[2]戴琪.乘客信息系统[J].西铁科技，2002（02）：17-19.

作者简介：孙滕（1984-）男，山东滕州人，研究生，工程师，研究方向：电气工程。