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LZC-800路基處理車安全系統(tǒng)工作原理分析

文檔作者：屈雪剛陳慧賈向強(qiáng) 文檔來源：北京二七軌道交通裝備有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月15日
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第40卷 第8期
Vf11．4() N()．8
鐵道技術(shù)監(jiān)督
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研究與交流
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LZC一800路基處理車安全系統(tǒng)工作原理分析
屈雪剛，陳 慧， 賈向強(qiáng)
(北京二七軌道交通裝備有限責(zé)任公司，北京100072)
摘要：介紹大型鐵路養(yǎng)護(hù)機(jī)械路基處理車，如何以2種方式進(jìn)行安全控制，使其在運(yùn)行中穩(wěn)定、可
靠。第1種方式以CAN總線為基礎(chǔ)，闡述安全第一的設(shè)計(jì)理念；第2種方式為安全總線控制系統(tǒng)，其控制
方法簡單、控制面大、安全可靠。安全控制理念適用于現(xiàn)代大型的工礦設(shè)備、大型輪船、機(jī)車等。
關(guān)鍵詞：路基處理車；控制系統(tǒng)；安全系統(tǒng)；工作原理
中圖分類號(hào)：U216．62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1006—9178(2012)08—0049—02
LZC一800路基處理車由掛車、回收車、小挖掘
車、大挖掘車和動(dòng)力車5部分組成，全長108 m。
其主要功能是將鐵路軌排提起，挖掘、傳輸軌排下
方的道砟和路基，將道砟破碎后與新路基來料混
合，回填到路基面上并夯實(shí)；挖起的原路基舊料由
運(yùn)料車運(yùn)走或拋灑路旁；配套卸砟車卸砟，搗固車
搗固后恢復(fù)通車。適用于鐵路維修的病害路基翻
新。
路基處理車多個(gè)工作單元同時(shí)工作，交叉作
業(yè)，設(shè)有9個(gè)工作號(hào)位，共l3個(gè)人員值守點(diǎn)。作
業(yè)時(shí)要保證機(jī)械設(shè)備和人員的絕對(duì)安全，設(shè)有2個(gè)
總線系統(tǒng)，一為CAN總線控制系統(tǒng)，另一個(gè)是安
全總線控制系統(tǒng)。
1 CAN總線控制系統(tǒng)
CAN總線系統(tǒng)由18個(gè)節(jié)點(diǎn)CPU和2個(gè)主
CPU構(gòu)成，它控制著全車所有的動(dòng)作結(jié)構(gòu)，主要
包括小挖掘鏈、大挖掘鏈、傳送帶系統(tǒng)、破碎機(jī)系
統(tǒng)、推平裝置、刮平裝置、夯實(shí)裝置、邊坡夯實(shí)裝
置等。控制項(xiàng)點(diǎn)多，控制面廣，為保證行車安全和
作業(yè)安全，該車設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)壓力、系統(tǒng)壓力和高壓
壓力3級(jí)屏障來避免誤操作和非專業(yè)人士的操作帶
來的傷害。
1．1 系統(tǒng)壓力控制范圍
驅(qū)動(dòng)壓力開啟后，系統(tǒng)壓力控制的作業(yè)機(jī)具不
能直接動(dòng)作，需要開啟系統(tǒng)壓力，如圖1所示。
系統(tǒng)壓力控制的機(jī)構(gòu)有小挖掘鏈、傳送帶系
收稿日期：2012—03—27
作者簡介：屈雪剛，助理工程師
圖1 CAN總線系統(tǒng)3級(jí)控制原理
統(tǒng)、破碎機(jī)系統(tǒng)、推平裝置、夯實(shí)裝置、邊坡夯實(shí)
裝置等。這些裝置的所需壓力不高，一般在10 MPa
壓力之內(nèi)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)壓力屏障來保證任意操作的危
險(xiǎn)，得到安全保障。
1．2 高壓壓力范圍
高壓壓力需要在系統(tǒng)壓力開啟的基礎(chǔ)上開啟，
該車所用到最高壓力為38 MPa，其控制對(duì)象是比
較大的作業(yè)機(jī)具，主要包括頂升裝置，大挖掘臂控
制及大挖掘鏈控制等，這些裝置所需液壓壓力較
高，設(shè)計(jì)高壓壓力屏障，并首先警示操作者設(shè)備已
經(jīng)進(jìn)入高壓壓力，操作者需謹(jǐn)慎操作，其次更加減
少了誤操作的可能性，得到了安全保障。
1．3 驅(qū)動(dòng)壓力控制范圍
只有驅(qū)動(dòng)壓力開啟，系統(tǒng)壓力和高壓壓力才能
陸續(xù)開啟。另外，走行系統(tǒng)對(duì)鐵路機(jī)車車輛來說非
常重要，為避免系統(tǒng)壓力和高壓壓力故障影響，走
行系統(tǒng)不能受制于系統(tǒng)壓力和高壓壓力的約束，走
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／《：一8(1／)iI『}} 處 1 奠個(gè)系統(tǒng)l‘ J=『l!分
行控制只需要有驅(qū)動(dòng)壓力的情況下就能控制。
1．4 CAN總線控制系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)理念
以上介紹了路基處理車CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)
置驅(qū)動(dòng)壓力系統(tǒng)壓力和高壓壓力3級(jí)屏障的安全設(shè)
計(jì)思想，第1級(jí)走行系統(tǒng)能控，第2級(jí)系統(tǒng)壓力能
控，第3級(jí)高壓壓力能控，逐級(jí)將設(shè)備安全最大
化。不僅CAN總線適用這種設(shè)計(jì)理念，在其他的
現(xiàn)場(chǎng)總線和PLC控制系統(tǒng)中都可以運(yùn)用這種設(shè)計(jì)
理念，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來越完美。
- 拿總線控制系統(tǒng)
為了保證出現(xiàn)問題后能及時(shí)切斷一切動(dòng)作單
元，路基處理車采用了安全總線系統(tǒng)。它是一套獨(dú)
立的安全控制系統(tǒng)，由1個(gè)主中央處理器CPU和
l3個(gè)地址控制單元構(gòu)成。運(yùn)用了PSS SB 3006—3
ETH一2作為CPU，PSSu H SB—T作為地址控制單
元，BUS3X0．75 mm2作為數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線的一種PLC
控制總線。全車共有13個(gè)地址控制單元，每個(gè)地
址單元由數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線串行連接，運(yùn)用線性非閉環(huán)
的傳輸方式，導(dǎo)線終端并接120 Q電阻作為消耗
電阻。這種總線的特點(diǎn)是穩(wěn)定性強(qiáng)、傳輸及時(shí)、操
作簡單、控制面廣等。
2．1 安全總線控制原理
安全總線系統(tǒng)是如何保證安全的呢，將安全總
線系統(tǒng)和CAN總線系統(tǒng)聯(lián)合起來，如圖2所示。
安全總線地由E控制單元
安全總線
s2電源
CAN總線
CAN總線地址控制單兀
圖2 安全總線系統(tǒng)控制原理
在安全總線和CAN總線中增加設(shè)置一條輸出
電源s2，作為2條總線的銜接線，電源S2控制每
個(gè)CAN總線輸出，在S2不得電的情況下，所有
CAN總線動(dòng)作輸出無效，只有在S2得電的情況
下，CAN總線才能執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。因此，安全
總線只需控制S2得失電即可控制全車所有動(dòng)作。
· 50 ·
2．2 路基處理車實(shí)際安全總線控制點(diǎn)布置
安全總線每個(gè)地址控制單元可分布4個(gè)緊急停
機(jī)按鈕和兩個(gè)行車停止按鈕，全車共有13個(gè)地址
控制單元，這樣，全車可容納52個(gè)緊急停機(jī)按鈕。
實(shí)際該車布置了20個(gè)急停按鈕分布在操作者附近
的地方。運(yùn)行時(shí)，中央處理器實(shí)時(shí)監(jiān)控著安全總線
上的每個(gè)急停按鈕，當(dāng)所有的緊急停機(jī)按鈕均得電
時(shí)，中央處理器通過運(yùn)算后，發(fā)出指令，控制S2
繼電器地址單元得電，s2繼電器吸合，s2得電，
CAN總線地址控制單元得電，電磁閥可執(zhí)行動(dòng)作。
當(dāng)任意一個(gè)急停按鈕被按下時(shí)，CPU實(shí)時(shí)接收到
信號(hào)后，瞬間斷開s2繼電器，s2失電，一切CAN
總線電磁閥被鎖定，全車立即處于靜止?fàn)顟B(tài)。停止
工作，待問題解決后，緩解急停， CAN總線解除
鎖定，可重新操作被鎖定的電磁閥。因此，出現(xiàn)問
題后，操作者只需要按下附近的任意一個(gè)急停按
鈕，CAN總線則不能作任何操作，起到有效安全
作用。
為了充分運(yùn)用安全總線系統(tǒng)，全車還配備有行
車停止按鈕，行車停止按鈕也設(shè)計(jì)在全車各個(gè)操作
者附近的地方，當(dāng)作業(yè)車在一邊走行一邊作業(yè)時(shí)，
某一作業(yè)機(jī)具出現(xiàn)問題，按下行車停止后，列車停
止走行功能，但仍能操作作業(yè)機(jī)具。待作業(yè)機(jī)具問
題解決后，按下行車復(fù)位按鈕，列車可繼續(xù)行走。
這種行車停止控制的控制原理與緊急停機(jī)按鈕相
似，只是控制的執(zhí)行元件不一樣，緊急停機(jī)控制的
是S2電源的電磁閥，而行車停止的控制對(duì)象是
CAN總線的一個(gè)輸入地址。
3 結(jié)語
LZC一800路基處理車以CAN總線本身保障和
以安全總線控制CAN總線達(dá)到控制全車安全的雙
重保障設(shè)計(jì)思想，操作方式簡單，設(shè)備占用空間
小，安全可靠。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中一般使用1條總
線控制的形式，而以一種總線控制另外一條總線的
形式不多見，屬一種新型控制方式，可應(yīng)用于大型
聯(lián)合作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。
參考文獻(xiàn)
[1]唐培林．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用[M]．北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版
社，2007．
[2]楊春杰，王曙光，亢紅波．CAN總線技術(shù)[M]．北京：北京航空
航天大學(xué)出版社，2010．
[3]周渡海，何此昂．自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用與實(shí)例[M]．北京：中國電力
出版社，2010．

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