电液执行器驱动自动栏木机的研究与应用

蒉凯腾， 王礼俊， 宁 博， 蒋秀忠， 蒋京铭

（通号万全信号设备有限公司，杭州 310000）

1 概述

道口历来是影响行车安全的重要因素，尤其是近年来，随着交通运输事业的迅速发展，交通运输日益繁忙，列车速度提高、密度增大，公路汽车数量猛增，道口事故时有发生，已引起国内外的普遍关注，道口安全防护也变得越来越重要。现阶段国内外道口栏木应用广泛存在，且道口改造工期长，因此道口安全防护急需更安全可靠的栏木机设备。

目前国内传统的铁路道口栏木机通常采用齿轮传动的驱动方式，由电机经3 ～4 级齿轮系统减速后，通过低转速工作的主轴转动约90°，带动栏木上升、下降，从而实现栏木功能。这种传统齿轮传动栏木机存在着箱体漏油、栏杆摇摆幅度大等问题。针对目前传统栏木机存在的上述问题，介绍一种EHA 电液执行器方式的新型道口栏木机。该栏木机整体结构简单，运行可靠、稳定，在确保道口通行能力的同时，保障了行车及人身安全。

2 电液执行器（EHA）特点

电液执行器（Electro-Hy draulic Actuator，EH A）是一种高度集成的液压元器件，具有油箱与液压缸一体，齿轮泵置于极小的油箱内部，可集成溢流、以及双向液压锁功能，所有液压元件内置，无任何泄漏，可靠性高，免维护，输出力大等特点。

通过在栏木机外部给定驱动电机正反转电流，即可控制液压缸伸出/缩回，从而实现外部栏杆的转换功能。栏木机内部结构简单，所有液压元件内置，无任何泄漏，无维护问题，系统可靠性高。电液驱动单元内置的液压锁可使栏杆在外部断电情况下停止于0°～90°任意位置。由于栏木机设计中无需润滑油液润滑，因此箱体不会出现漏油的状况，如图1 所示。

图1 EHA液压原理图Fig.1 EHA hydraulic principle diagram

3 栏木机原理

栏木机原理如图2 所示。

图2 栏木机原理简图Fig.2 Carrier machine principle diagram

栏木机箱体内置包括EH A 电液驱动单元、状态监测单元。当道口控制系统给出信号后，EHA 电机带动齿轮泵使液压缸伸出驱动U 型连接座，带动拨叉驱动块驱动拨叉使主轴转动，从而实现栏木机的升降功能。

4 栏木机功能

栏木机主要用于铁路与公路的平交道口，在道口处有列车接近和通过道口时，栏木机栏杆放下阻挡公路上的行人和车辆通过，在列车通过后，栏木机栏杆升起放行公路上的行人及车辆。

根据既有资料及相关标准，道口栏木机的主要功能包括以下几点：锁止功能、表示功能、转换过程中消除惯性功能、防护功能、过载保护功能、缓冲功能。

4.1 锁止功能

栏木机在转换到极限位置的时候，状态监测触点闭合，EH A 电机断电，齿轮泵停止工作，EH A内部液压锁封闭液压回路，液压缸位置锁死，栏木机栏杆在极限位置锁闭。

在栏木机转换过程中如遇突然断电等不可控因素时，EH A 电机断电，EH A 内部液压锁封闭液压回路，液压缸位置锁死，栏木机停在故障位置，避免砸到行人及车辆，可由现场工作人员通过摇把手动恢复。

4.2 表示功能

栏木机箱体内置两组位置检测触点，当栏杆在两极限位置（水平、垂直）时，两组检测触点其中一组会闭合，将栏木机状态反馈给外部控制系统；当两组检测触点均处于常开状态时表示栏木机在转换过程中；当EH A 内置液压锁出现故障油路有泄漏时，栏杆会缓慢落下，水平极限位置检测触点闭合，栏杆锁闭。

4.3 转换过程中消除惯性功能

栏木机在转换过程中，EH A 液压缸匀速伸出，拨叉转动呈现出先加速后减速特性，运动曲线如图3 所示，因此避免了急加速带来的惯性，同时能减轻栏杆末端位置的晃动。

图3 转速曲线图Fig.3 Speed graph

4.4 防护功能

栏木机在放入摇把孔处安装有安全节点，在栏木机突然断电情况下现场人员手动转换时，将堵孔板顺时针旋转，内置安全节点断开，电路切断，即使供电恢复，栏木机内部电路依然处于断开状态，保护了现场操作人员的安全。

4.5 过载保护功能

EHA 电液执行器内部置有溢流阀，在栏木机转换过程中若出现卡住时EH A 内部液压回路压力上升，超过溢流阀调定压力时，溢流阀溢流保护电机及箱体内零部件。

4.6 缓冲功能

考虑道口实际应用中，公路车辆偶尔会撞击到栏杆，栏杆容易被撞弯，因此在栏杆连接处安装有缓冲弹簧装置，缓冲幅度±7°。

5 实际应用的优点

经过多次改进后，采用EH A 驱动方式的栏木机克服了以往栏木机的不足，成功实现上述各功能。经过现场试验，EHA 电液执行器驱动栏木机有如下优点。

1）栏木机负载能力强，运行平稳，栏杆在升起、下落过程中，晃动量小。

2）栏杆在下落过程中如碰到障碍物，EHA 内置溢流阀溢流，栏杆停止下落，很好的保护过往车辆。

3）停电后现场工作人员可通过摇把手动升起、放下栏杆，确保道口正常工作。

4）栏木机检测触点位置可调，很好的满足了现场对栏木机升起角度不同的需求。

6 结语

EHA 驱动方式栏木机集成度高、结构简单、免维护，大大减轻了道口工作人员工作量，同时由于EHA 具有较高的可靠性，也为道口行车和行人的安全提供了保障。