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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：屈雪剛陳慧賈向強文檔來源：北京二七軌道交通裝備有限責(zé)任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 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
j{AfI W AY ()l-^I,I。I。。、 (：()NTI{OI
研究與交流
JMM I Nl( A ¨f)N
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
(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)護機械路基處理車，如何以2種方式進行安全控制，使其在運行中穩(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：U216．62 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：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；挖起的原路基舊料由
運料車運走或拋灑路旁；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。
路基處理車多個工作單元同時工作，交叉作
業(yè)，設(shè)有9個工作號位，共l3個人員值守點。作
業(yè)時要保證機械設(shè)備和人員的絕對安全，設(shè)有2個
總線系統(tǒng)，一為CAN總線控制系統(tǒng)，另一個是安
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個節(jié)點CPU和2個主
CPU構(gòu)成，它控制著全車所有的動作結(jié)構(gòu)，主要
包括小挖掘鏈、大挖掘鏈、傳送帶系統(tǒng)、破碎機系
統(tǒng)、推平裝置、刮平裝置、夯實裝置、邊坡夯實裝
置等?？刂祈楛c多，控制面廣，為保證行車安全和
作業(yè)安全，該車設(shè)計了驅(qū)動壓力、系統(tǒng)壓力和高壓
壓力3級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)動壓力開啟后，系統(tǒng)壓力控制的作業(yè)機具不
能直接動作，需要開啟系統(tǒng)壓力，如圖1所示。
系統(tǒng)壓力控制的機構(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級控制原理
統(tǒng)、破碎機系統(tǒng)、推平裝置、夯實裝置、邊坡夯實
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)計系統(tǒng)壓力屏障來保證任意操作的危
險，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，其控制對象是比
較大的作業(yè)機具，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)計高壓壓力屏障，并首先警示操作者設(shè)備已
經(jīng)進入高壓壓力，操作者需謹慎操作，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)動壓力控制范圍
只有驅(qū)動壓力開啟，系統(tǒng)壓力和高壓壓力才能
陸續(xù)開啟。另外，走行系統(tǒng)對鐵路機車車輛來說非
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 奠個系統(tǒng)l‘ J=『l!分
行控制只需要有驅(qū)動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)動壓力系統(tǒng)壓力和高壓壓力3級屏障的安全設(shè)
計思想，第1級走行系統(tǒng)能控，第2級系統(tǒng)壓力能
控，第3級高壓壓力能控，逐級將設(shè)備安全最大
化。不僅CAN總線適用這種設(shè)計理念，在其他的
現(xiàn)場總線和PLC控制系統(tǒng)中都可以運用這種設(shè)計
理念，使產(chǎn)品設(shè)計越來越完美。
- 拿總線控制系統(tǒng)
為了保證出現(xiàn)問題后能及時切斷一切動作單
元，路基處理車采用了安全總線系統(tǒng)。它是一套獨
立的安全控制系統(tǒng)，由1個主中央處理器CPU和
l3個地址控制單元構(gòu)成。運用了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個地址控制單元，每個地
址單元由數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)線串行連接，運用線性非閉環(huán)
的傳輸方式，導(dǎo)線終端并接120 Q電阻作為消耗
電阻。這種總線的特點是穩(wěn)定性強、傳輸及時、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CAN總線輸出，在S2不得電的情況下，所有
CAN總線動作輸出無效，只有在S2得電的情況
下，CAN總線才能執(zhí)行相應(yīng)的動作。因此，安全
總線只需控制S2得失電即可控制全車所有動作。
· 50 ·
2．2 路基處理車實際安全總線控制點布置
安全總線每個地址控制單元可分布4個緊急停
機按鈕和兩個行車停止按鈕，全車共有13個地址
控制單元，這樣，全車可容納52個緊急停機按鈕。
實際該車布置了20個急停按鈕分布在操作者附近
的地方。運行時，中央處理器實時監(jiān)控著安全總線
上的每個急停按鈕，當(dāng)所有的緊急停機按鈕均得電
時，中央處理器通過運算后，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)行動作。
當(dāng)任意一個急停按鈕被按下時，CPU實時接收到
信號后，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)計在全車各個操作
者附近的地方，當(dāng)作業(yè)車在一邊走行一邊作業(yè)時，
某一作業(yè)機具出現(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)機具。待作業(yè)機具問
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按鈕相
似，只是控制的執(zhí)行元件不一樣，緊急停機控制的
是S2電源的電磁閥，而行車停止的控制對象是
CAN總線的一個輸入地址。
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總線達到控制全車安全的雙
重保障設(shè)計思想，操作方式簡單，設(shè)備占用空間
小，安全可靠。在自動控制系統(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)的機械設(shè)備。
參考文獻
[1]唐培林．現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用[M]．北京：中國勞動社會保障出版
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．自動化技術(shù)應(yīng)用與實例[M]．北京：中國電力
出版社，2010．

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