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1、D09-32连续式捣固车线路纵向水平的检测原理及现场标定摘 要 详细分析D09-32连续式捣固车线路纵向水平检测装置的结构、检测原理，介绍现场纵向水平标定的方法。关键词 D09-32连续式捣固车 纵向水平检测装置的结构 检测原理 现场标定D09-32连续式捣固车是90年代我国从奥地利PLASSER公司引进的一种对铁路正线进行养护、维修的大型养路机械。D09-32连续式捣固车至今已生产了100多台，以作业效率高，作业精度高而著称。为我国铁路的大提速做出了不可磨灭的贡献。随着200km/h高速列车的开行，对线路的维修质量要求越来越高，特别是对线路纵向水平质量的要求从原来4mm提高到3mm,甚至有些
2、路局达到2mm。D09-32连续式捣固车在使用一段时间后，由于测量小车的磨损或者一些相关零配件的损坏更换的原因，造成了作业精度的下降，甚至不能正常起道作业，于是要对车的起道系统重新标定。起道系统的现场标定比在制造厂家困难得多，因为在制造厂家的调试都是让车停放在“标准轨”上进行的，所谓“标准轨”是指左右两条轨的横向水平、纵向水平及正矢方向的误差很小，可以忽略不记。但用户在作业现场很难找到理想的“标准轨”，于是在制造厂家的调试方法不能简单的照搬到作业现场，致使在作业现场对起道系统的调试成了一个老大难问题，长期困扰着一些用户。针对所提的问题，本文分析了纵向水平检测装置的结构、纵向水平检测的原理，提出
3、一套卓有成效的方法实现没有“标准轨”的情况下完成D09-32连续式捣固车起道系统现场的标定。一、线路纵向水平检测装置的结构由于线路纵向水平在两股钢轨上不完全相同，在不同区段要选择左股或右股钢轨为基础，所以09-32捣固车上对应每股钢轨各装有一套纵向水平检测装置，即采用双弦检测。其结构如图1所示：图11、 前电子摆2、 中电子摆3、 后电子摆4、 抄平弦张紧气缸（左右各一个）8、 距离测量轮11、 抄平传感器（左右各一个）12、 位移小车位置传感器16、 起道装置如图1所示线路纵向水平检测装置是由安装在三台检测小车上的检测杆R、M、F，安装在M检测杆上的两台高低传感器（左右各一个）和两根钢弦线组
4、成。弦线的一端固定在F检测杆上，另一端由气缸4拉紧，在M点弦线穿过高低传感器11的触杆。当M点轨道相对弦线有高或低的变化时，传感器的触杆在弦线的拉动下转动，则轨道的高低偏差被检测出通过传感器/v的变换以电压信号输出。二、线路纵向水平的检测原理1、起道作业原理分析机器前面测量点“F”，用来测量实际的水平和作为前测量参考点。在捣固装置区域的 测量点“M”，即起道作业点，测量传感器装于这个位置测量杆上，传感器的控制臂与抄平弦相连，输出与轨道“M”点水平值成比例的电信号，用来自动控制起道液压伺服系统。测 量点“R”，位于已修正的轨道上，作为测定后测量参考点。设基本起道量为 h，则 R 点与 F 点之间
5、会有一个数值为 h 高度差， 在 M 点的高度差 hM,（2-1）由于在起道环节调零的时候，将 R、M、F 三点在一条直线上的时候设为零点，因此只要通过起道装置将 M 点抄平传感器的值抬高到 hM，具体见图 2-1。 此时 M 点共抬高了 h， 同时由于 M 点偏离 R、M 点所确定的直线的误差也消除。在起道的过程中相当于用一条线段去拟合一条曲线，以改变曲线的平滑度，改善的大小是和线段的长度有关的。因此，起道只是改善线路的纵向水平，由于受弦长的限制，并不能使之达到理想曲线。图 2-1 起道作业原理示意图2、起道补偿算法设计连续式捣固车作业时，起道装置随作业小车移动而移动，由以上作业原理可知，起
6、道作业的原理是基于M点静止而得出。当作业小车带动 M 点变化时，其起道量也会产生变化，因此必须加一个补偿值。各作业参数都是相对小车零位所给出，设小车由 M 点运动到了 M，偏离零位的距离为 x，M点的其道量为 hM ，见图 2-2则 所以起道补偿量DhM ，（2-2）由式（2-2）可知，起道的补偿量是小车移动距离 x，基本起道量 h 的函数，即可写为： （2-3）图 2-2 起道补偿原理示意图3、抄平补偿算法设计抄平作业主要是修正钢轨横断面左、右轨的超高差（以下简称超高），以保证给设定 速度范围的列车提供向心力。由于不同的线路段，列车的限速和弯道的半径不一样，超高也会变化。超高的测量是通过电子
7、摆来完成，电子摆固定在测量小车上，铁轨超高的变化时，测 量小车会的倾斜也会随之而变化，而摆锤在重力的作用下保持和水平面垂直，因此摆锤和 测量小车垂面之间的夹角也会变化，同时带动电位器转动一个角度，输出的电压即可以 表示测量小车的倾斜角。设超高为 hc，轨距为 l，则hc = l sin q图 2-3 超高原理示意图作业中，只要将超高的理想值和电子摆的实测值的差值加到较高钢轨的起道量中参与起道作业。由于超高表示的是钢轨横断面的几何参数，只和测量位置有关。而且超高的理想值是通过 ALC（一种用于计算轨道几何参数的工业计算机）直接输出，没办法计算。 这能通过设计一个 FIFO 来解决补偿问题。这个
8、FIFO 存储作业小车运动范围的超高，并不停的刷新，当进行抄平作业时，将位置传感器的值转化 FIFO的位置，并将其理想超高取出作为作业点的超高给定值并参与抄平。三、起道抄平系统现场的调试D09-32连续式捣固车起道电路系统由左、右抄平模拟控制板（EK-347LV），超高处理及沉降补偿板（EK-346LV），工作小车补偿控制板（EK-348LV），前端模拟输入板（EK-345LV）等组成。各个控制系统输出的信号汇集到左、右抄平模拟控制板，形成总的起道控制信号，经过放大处理后控制液压起道伺服系统去执行起道。在起道模拟控制板中，总共有七路信号，其分别是：抄平传感器信号、调零信号、前摆补偿信号、工作小
9、车补偿信号、后摆补偿信号、沉降补偿信号、前端起道信号。其中调零信号与沉降补偿信号在出厂时电路已按比例当量设定好，不需要在现场调整。其它五路信号都要分别进行电器零点及对应值的调试。1、起道总的零点标定置所有电位器为0，在起道模拟控制板上关断抄平传感器，检查其它六路信号输入都为零时，调P2使左、右抄平表指针在中央。2、左抄平传感器信号零点及及对应值的标定要确定抄平传感器的电气零点，首先要校正抄平传感器的机械零点，即保证R、M、F三点在一条直线上，这在现场有很大难度，实际上，可以用光学水准仪通过一定的手段来实现抄平传感器机械零点的标定。如图3所示，光学水准仪是由一个三脚架1、一个可调节高度的望远镜瞄
10、准仪2和一个带刻度的抄平标杆3等部件所组成。图3标定时先把车停放在轨道上，将卫星小车移动到300mm的位置，分别在支撑测量杆小车的停放位置做上标记R、M、F，再把车开走，把光学水准仪放于R点，在安放水准仪和标杆于钢轨上时，必须谨慎地将角板座放正钢轨内侧，气泡水准器则起保护仪器铅直的作用。标尺放于M点，调整光学水准仪的高低使光学水准仪望远镜里的十字叉正好在标尺的零点，（如图3所示）即保证R、M点等高，再把标尺放到F点，（如图4所示）读出标尺的刻度值，0位以下为负值，表示F点相对R点低；0位以上为正值，表示F点相对R点高。图4标尺刻度值为负10mm。把车开回原位放好，基本起道量给正的10mm，相当
11、于把F点抬高10mm，做出了一个纵向水平为零的标准轨，保证了抄平传感器的机械零点。这时张紧抄平钢弦，接通传感器，上下移动左抄平传感器的位置，使左抄平表的指针在中央。在左抄平传感器的小车下端垫10mm的垫块，测量左抄平传感器输出端F16为1V/mm*10mm=10V。调整左抄平模拟控制板的P1使F16输出电压值为10V。图4图53、右抄平传感器信号零点及及对应值的标定测量方式与调试方法同左抄平传感器基本一样，只是用水准仪测量的是右轨，输出端为F17。4、前摆补偿信号的标定在前测量轮下垫20mm垫块，卫星小车在300mm处，调整左抄平模拟控制板上P5使左起道表在中央，调整右抄平模拟控制板上P5使右
12、起道表在中央。5、后摆补偿信号的标定左、右后测量轮下各垫10mm的垫块，调整左抄平模拟控制板上P6使左起道表在中央，调整右抄平模拟控制板上P6使右起道表在中央。6、工作小车补偿信号的标定 卫星小车在0-300mm处运动，调整左、右抄平模拟控制板上P4，观察抄平表，在标准轨上尽量保证左右抄平表在表内内边缘。7、前端基本起道信号的标定 在前测量杆下垫高一个值，使钢弦处于F处，则由图5可以看出总起道信号将增加MM的起道量，此时如果手动电位器4f3输入一个FF的量，即从电气上模拟把前测量杆从F点降到F点处，则起道要减少MM，可见实际总起道量的变化量为：MMMM=0，即总起道量不变。实际标定时，在总起道量为零的情况下，在前测量杆下垫一个40mm的垫块，基本起道量给40mm，调整P11使抄平表指针为0。图6三、实践和效果2006年至2008年本人在现场售后服务过程中，在没有标准轨的情况下，用上述方法对多台D09-32连续式捣固车进行标定，现场起道效果良好，保证了作业精度。参考文献：韩志清，唐定全。抄平起拨道捣固车。北京：中国铁道出版社，2006年。 昆明中铁大型养路机械集团有限公司培训中心 张元波 电话：13064260580 邮编：6502159