理论-机械车电气系统

1、授课人： 培训班名称：铁路大型养路机械司机转岗培训课 题机械车电气系统教学目的与教学要求目的：熟悉机械车电气系统组成要求：此教案让学员们初步掌握机械车电气基础知识、电气系统组成。教学重点与教学难点重点： 电气系统组成。难点：机械车电气系统组成课型理论课 课时分配讲授360分钟其他合计360分钟教学方法、手段（教具）1. 方法：讲授法2.手段：互动法3.教具：笔记本教学过程（教学步骤与内容）【一、组织教学】:引导学生进入学习状态。【二、导入新课】:通过电气系统基础知识引入课题.【三、讲授新课】08-32捣固车的电气系统担负着全车各种作业的控制任务。它是整车的指挥中心，直接指挥各种执行部件按照控制

2、程序进行各种作业。从电路控制而言，它涉及到模拟控制、数字控制、计算机软、硬件控制以及电器控制等方面。其设计面广、内容较多，为了能全面地掌握08-32电气系统我们将对电气系统进行详细地讲述。先介绍电气系统的框架结构，然后再按各功能的子系统介绍具体的控制电路。一、 电气系统概述 电气系统分两大部分：作业操作控制系统、辅助控制系二、作业控制系统 作业控制系统包括程控系统、捣固控制系统、拨道控制系统、起道抄平控制系统、GVA计算机系统。程序控制系统担负着全车的逻辑控制和逻辑连锁。机械的各种作业操作是由程序控制系统按照作业操作的要求发出各项指令，统一指挥和协调全车的机械有条不紊的工作。一旦程序控制系统出

3、现故障，整车将无法进行正常工作捣固控制系统主要是控制捣固装置的下降、上升。给定深度和捣固深度传感器构成闭环系统，在程序的指挥下进行捣固作业。并将捣固装置的位置反馈给程控系统，供程控系统进行逻辑判断。拨道控制系统综合输入各种参数形成总的拨道信号，与矢距传感器的反馈信号比较形成最终的拨道信号，控制液压伺服阀动作执行机构拨动轨道到要求的位置。起道抄平控制系统综合输入轨道基本起道量和超高值，与抄平传感器反馈信号进行比较形成起道信号控制执行机构对相应侧的轨道进行起道使轨道提到要求的位置。GVA（轨道参数自动处理系统）是一套计算机控制系统，事先在计算机中输入要作业的线路参数，在作业时，计算机根据作业线路距

4、离测量值自动计算出当前作业点进行起拨道所需的5个给定量。这5个给定输出量是拨道正矢E30、基本起道量E31(E55)、起道减少量E32、作业区理论超高值F1F、和前端理论超高值E25。这5个输出信号分别送到前端模拟板的26z、24d,抄平模拟板的8z、沉淀补偿和超高给定板的6z,前端模拟板的16z。通过电路的综合进行准确地起拨道作业。由于GVA的输出信号在电路上与手动信号是叠加的，所以在实际作业时，只能取其一，而另一给定必须为零。三、辅助控制系统柴油机控制及整车控制电源的提供：捣固车作业和自行走的动力均来自于车上的柴油机，柴油机的启动由车上的24V蓄电池提供，启动后由柴油机自带的三台直流小发电

5、机并联对整车供电，同时向蓄电池充电。通过开关向整车各个部位提供电源。变矩器（ZF）控制：变矩器是捣固车高速行走的变速和传动的重要部件。为了保证行车安全对其有相应的联锁和控制要求，这些要求就是由变矩器控制部分来完成的。故障报警和多路检测：故障报警电路主要是检测全车各种对行车安全和作业安全有重要影响的信号，一旦这些信号出现，相应的指示灯点亮并产生声音报警提醒操作者处理。多路检测是一个40路输入的信号选择器，通过选择可监测作业系统中的大多数信号，为迅速查找故障提供方便。轨道参数记录仪记录作业后的线路参数，有显示器显示，也可接打印机打印为工务系统提供检查的依据。通话系统：通话系统提供了前后司机室对话功

6、能，便于前后操作者协调操作。空调暖风系统，捣固车用的空调和暖风都是油式的，只有柴油机工作时才能使用。空调暖风系统，捣固车用的空调和暖风都是油式的，只有柴油机工作时才能使用。全车照明系统：包括作业照明前后照明灯和驾驶室内照明，阀位照明。由相应的开关控制照明的电源来自主蓄电池和柴油机自带的三个发电机。以上是从控制结构上对08-32捣固车电气系统的一个简单介绍，从硬件来分，电气系统共包括38个大小不同的控制箱和接线盒，6种矢矩、超高和测距传感器。一、读图准备08-32捣固车是引进技术生产的，奥方提供的电气系统的图纸中，所采用的图形符号与我国的国标不同，为便于读图，在讲解电气原理之前有必要介绍进口图纸

7、所用的图形符号和表示的含义。1元件代号的组成：元件代号通常有三部分组成，第一部分：数字，由12位数字组成，表示元件所在的箱体号，第二部分：由英文字母组成，表示元件的类型，第三部分：由12位数字组成，表示元件的序号。举例：13e2,其中13表示B13箱，e表示安全元件（自动开关、保险管、断路器）。2表示设计编号，又如:5h4,其中5表示B5箱，h表示信号元件（指示灯、蜂鸣器、闪光灯、电喇叭）4表示设计编号，1f01,其中1表示在车体上,f表示传感器，01表示传感器的设计编号。线号表示的意义：08-32捣固车电气系统包含很多内容，在一张图上无法全面表示，分成了若干分图，为了能快速找到对应的图纸，根

8、据线号的表示方法，可以大致找到图纸的位置。Axx-仪表显示和报警系统Lxx-照明及信号灯系统Alxx工作照明系统Gxx-ZF系统Fxx、Vxx-多路监测系统Hxx-空调加热系统Xxx、Qxx、QLxx-程控系统Px-捣固系统电源Rx-拨道系统电源Nx-起道抄平系统电源Ex-前端模拟系统电源E1x、E4x-起拨道参数Spx-通话系统S-安全系统OD数字电路接地OA模拟电路接地1车体接地五、总电源及柴油机电路图号：99-00-00-01DY-2总电源及柴油机电路主要功能：1、给前后司机室、作业系统、作业照明、空调、暖风系统、程控系统、激光接收器、GVA、记录仪供电。2、给主蓄电池和GVA的蓄电池充

9、电。3、对柴油机启动、停止进行控制。总电源及柴油机电路说明：柴油机自身带有3个小发电机1m9、1m9a、1m9b,通过皮带轮与柴油机连接，柴油机转动发电机发出电压通过保险1U54、1U57将电供到母线202上，然后通过B13箱的自动开关13ex向各路供电。其中向主电池充电是经202母线、13e1分流器、保险1u55、主开关接点充电。同时通过1u56的四个保险分别给加热器、激光系统、GVA系统供电。另有243#给启动报警电路供电，通过二极管和5e10自动开关到zs99-00-00-06dy电路。还有3个小发电机的电压通过1u59保险A38、A38a、A29到zs99-00-00-06dy电路，供

10、监测发电机电压用途。此外有一个w信号取自3个小发电机中之一，供发动机转速显示用。在柴油机没有启动前，由主蓄电池反向给202母线供电。在分流器两端接有充放电电流表5g1,负责监视充放电电流。柴油机的启动控制，启动预热路由202母线-合上13e3、5e9|自动开关-向右旋转钥匙开关5b9-拉动发动机启动开关5b8置第一挡进入预热状态，243线得电-13re3继电器吸合-常开接点4、7，2、6，闭合，将202母线的电源经13e8加到预热电阻R两端。在预热过程中电流流过热阻开关13r2，预热时间到开关闭合，预热指示灯5h411h4亮灯,表示可以进入启机状态。启机将5b8拉到第二挡，206a、243、2

11、44都得电。，244线使继电器13re4和喷油阀1s91得电。13re4的常开接点2、8闭合，引入另一条路给预热电阻供电。热阻开关此时不流过电流，（旁路供电）热阻开关断开，5h411h4指示灯灭。206a通过5u6B继电器的常闭接点1、2使继电器13re4得电，其接点1、2接通启动电机离合器和辅助启动电磁阀。243得电接通5u5D继电器其常开接点1、7，2、5闭合，有2个作用。（1）、自保使243现在启动完后继续有电，（2）、使继电器13Re2得电其接点三组并联给停机电磁阀和气动电磁阀供电，确保柴油机正常启动后长时间运转。柴油机正常启动完成后，5b8回位，启动离合器脱离，靠自报回路继续保持柴油

12、机运转。柴油机启动有两个条件，1、作业电源没有供电，2、ZF没有挂挡。这2个连锁信号分别是G32和2号线。当这2个信号其中有一个出现24V即使5u6/B得电。常闭接点1、2断开。切断启动回路。G66是降功信号。挂挡时需要降速，通过B28箱延时电路（EL-T5390.00a）出来G66信号，G66地信号切断停机电磁阀供电。0.9秒后又恢复停机电磁阀供电。G66信号是通过检测G65或G64在挂挡过程中瞬间没有24V电源后启动延时电路产生一个0.9秒的脉冲信号。 停机，为了安全08-32捣固车在车体的周围和箱体上安装了很多停机按钮，一旦出现异常按任何停机按钮都可将柴油机停机，1b201b25,2b4

13、5,4b16,5b29构成或电路，共同控制5u5/D继电器线圈。一旦该继电器得电就将停机电磁阀、气动电控油门断电同时将报警电路的电源切断。故障处理：1发动机到蓄电池的70平方的线要接牢靠。否则启动电流会经过电流表回路向发电机供电造成烧坏主电源开关。2继电器5U5D接电1、7接触不良及自保会路线松动造成起机后不能自保持，启动开关5b8回位后柴油机熄火。3继电器13re4接点30、87不闭合，易造成热电阻13r2长期得电，过热烧坏4柴油机停机电磁阀1s6机械调整不到位，已造成停机或启动不了。5蓄电池到启动电机的主电源线，接触不好易造成主电源开关1a1接点烧坏和该支路电器元件和线烧坏。六、监视仪表及

14、报警系统监视仪表功能:监视柴油箱油位、柴油机温度、柴油机机油油压、柴油机工作时间、柴油机转速、行车速度、变距器油压、温度、通过各种传感器测出。其中转速和行车速度传感器是脉冲式，柴油机工作时间是电压式，其余是电阻式。意表安装在B5和B11箱面板上。传感器装在对应的部位。参数的变化引起电阻的变化，使流过电阻电流发生变化，使仪表发生偏转，显示参数值。此传感器是负电阻。随着参数的增大，电阻减小，显示值增大。报警电路功能;监测柴油机温度、油压、滤清器、三个发电机的电压、1，2，3轴的闸瓦磨耗、变距器的温度、油压、滤清器、主驱动挂脱档位置、副驱动挂脱档位置,总风缸风压。这些信号除发电机电压信号是电压值，其

15、余是开关信号。报警声响电路的工作原理：在柴油机启动前，主风缸无空气压力其压力继电器节点1b106闭合，继电器5u5b一端接地，在启动过程中继电器5u5b和5u5c都会吸合,但蜂鸣器不会鸣叫。启动完成后，继电器5u5c仍然得电。主风缸的空气压力大于2bar后压力继电器节点1b106断开, 继电器5u5b失电常闭接点闭合接通蜂鸣器回路,为报警做好准备。只要检测的信号出现异常，报警电路的S端就会出现24V电压，此电压送给延时继电器，延时继电器延时0.5秒在1端输出24V,驱动蜂鸣器发出声响，表示有故障，提醒操作者引起注意。要解除声响，按下按钮5b20或33b18使继电器失电，切断蜂鸣器电源，点亮报警

16、灯5h19和33h4。记忆有过报警。如果主风缸有压力大于2bar，启动柴油机的过程中，发电机电压在0.5秒还没有建立起来之前,报警电路会响一下，这是正常的。报警信号16个，分成三大类:柴油机、变矩器、液压马达。其中11h4是柴油机报警灯,11h3是变矩器报警灯。液压马达的挂脱档指示灯是发光二极管。2h13(红)主挂挡，5h21（绿）主脱挡，2h12(红)是辅助挂挡5h22（绿）辅助脱挡。同时有两个程控输入信号x34主挂挡,x3F辅助挂挡从此电路产生。七、多路监测系统连锁功能:检测捣固单元,起道单元、拨道小车、夯拍器、测量小车、前张紧小车、后张紧小车行程开关的连锁状态。这些信号组成或关系，只要有

17、一个信号没有到位，7h19就会亮灯，G47信号出现低电位，送到ZF控制电路，作用不能高速走行。另外还有一些程控所需的输入信号，X40、X49、X5A、X5B也从这里取出。送到程控系统。选择信号监测功能：用一块40路模拟信号选择板，将所要检测的信号集中到这块板上，这块板安装在B7箱，多路信号的监测功能几乎都集中在B7箱上，通过它可以对各种作业子系统的工作电压、起拨道伺服阀的伺服阀电流、捣固比例伺服阀电流(B2)和各种作业信号进行检测。通过7b19的选择可在电压表7g4上检测程控系统+12V和+24V电压，拨道系统电压+24V,抄平系统电压+24V,捣固系统电压+24V和柴油机起停控制的主电源+2

18、4V,共6路电源电压信号。通过7b18选择，可在电压表7g3上观察到左起道、右起道伺服阀电流核拨道伺服阀电流。通过2b10的选择，在电压表2g2上可观察到道固装置的比例伺服阀电流。通过7b15选择开关，在7g1中检测到捣固、拨道、起道系统中的±15V（运放电源）和±10V(传感器电源)电压。当7b15置1位时，从7BU3和7BU2插孔中插入表笔将7g1当电压表用。当7b15置2位时，从表7g1中读出的数值是40路模拟信号选择板7u15所选择的信号。信号的编号和含义见对应表（Fxx）。现有的系统中可检测捯27路作业系统的信号。编号 功能 信号来源F00拨道量 E49=B7U6

19、20d(等效于4f1给定值)FO1拨道传感器 B7U628dF02测量传感器 B7U620b F04拨道值总和 B7U610zF05过压拨道电位器 B7U6dF06前端拨道偏移量 E48=7b1(4u58b)F07中摆 7u322bF08人工超高给定 7u328zF09沉降补偿电位器 7u312bF0A沉降补偿量 7u310zF0B左抄平手柄电位器 7u226dF0C右抄平手柄电位器 7u426dF0D左抄平传感器 7u226zF0E右抄平传感器 7u426zF0F左起道沉降量 7u216dF10右起道沉降量 7u416dF11左抄平调零电位器 7u230bF12右抄平调零电位器 7u430b

20、F13捣固深度给定电位器 2f13A-F14左深度传感器 2U216dF15右深度传感器 2U226dF1E超高给定、(人工+GVA) 7u34zF1F超高给定(GVA) 7U36zF20左起道量 E47=7U224zF21右起道量 E46=7u424zF22起道减少量 E55=7U28z(GVA出来)F24拨道调零电位器 7U620z八、起道及拨道系统原理及故障处理起道系统由抄平板和沉降补偿板组成。接受前端模拟输入板的信号。综合调理后输出总起道信号。前端模拟电路起道抄平信号的形成1起道量给定：分别来自GVA、4f3. 二者同时只允许一个信号起作用，不用的信号要设置为零。输入端为4u5的24d

21、、20d。经电路整理后加到起道输出放大器OP4两个输入端9脚和2脚。2理论超高值给定：分别来自GVA、4f5. 二者同时只允许一个信号起作用，不用的信号要设置为零。输入端为4u5的16Z 、14b。经电路整理后分成两路，一路经端子28d送出供B33箱的显示仪表显示理论超高值用，一路加到放大器OP8两个输入端9脚和2脚。3前电子摆测量值：在前测量小车上装有一个电子摆，测量作业前左右轨的的水平偏差（实际超高差）输入端为4u5的12b,经电路整理后分成两路。一路从端子12Z送出供B33箱的显示仪表前摆测量偏差值用，另一路加到OP8D的输入端与理论给定超高值作比较。4超高差,超高差的形成是由理论超高给

22、定值与前电子摆的测量偏差值在OP8D输入端相减得到的。OP8D的输出值就是超高差值。同样也分成两路，一路同过12Z去B33U1-3显示前摆值，一路通过OP8D及左右超高选择继电器接点送到起道输出放大器OP4C输入端9脚或（OP4B的6脚）5左右起道量，前端起道量的最终形成是通过起道输出放大器OP4完成的。选择右轨为基准轨为例：如图所示：起道给定输入端为+，经电路调理后在OP4输入端为-,理论右超高输入为+，经电路调理后到OP8D的输入端为+，假设 前电子摆测量的偏差为右边高，则电子摆的输出值为+，经电路调理后到OP8D的输入端为-，超高给定值与前摆测量值的差值成为超高差，则OP8D的输出值为+

23、，说明右超高值不够，还要将右轨提高，则超高差与起道量相加使起道量满足超高的要求。反之超高差与起道量相减使右轨的起道量小于左轨的基本起道量。也就是说，右轨的起道值小于基本起道量，左轨没有超高差叠加，所以左轨只按起道量给定值起道。如果出现右轨的起道值小于基本起道量，还不能达到超高的要求，此时只有通过增加基本起道量来解决问题,6选择左右轨超高信号，从4U518Z送入，由7b10开关选择继电器RE4、RE5的吸合。7b10选择N13时,18z+24V,继电器吸合，左超高，选择N14时，18z0V,继电器不吸合，右超高。前端左轨的起道信号从B4U528Z送出，去左起道板7U2的24Z, 前端右轨的起道信

24、号从B4U530Z送出，去右起道板7U2的30Z。拨道系统电路原理1、拨道系统的构成拨道分三点式和四点式。他们的区别就在于拨道给定值。三点式的拨道给定值是GVA或人工给定，四点式是测量传感器的实测值为拨道给定值。拨道系统由相应的测量、电子控制和执行机构等构成。电子控制主要有三种电路组成，1前端模拟板（图号：ZS99-02-43-00DY）,2拨道控制板(图号：ZS99-04-21-00DY),3超压拨道控制板（图号:ZS99-04-34-00DY）前端模拟控制板的工作原理: 图号：ZS99-02-43-00DY在拨道系统中,送入4u5的模拟控制信号共有4路:(1)来自于GVA的拨道量（E30）

25、(2)来自于4f1的手动拨道量(E24)(3)来自于4f4的前端轨道偏移量（FD）(4)来自于1f27的激光传感器的信号（FD）（1）（2）两个信号具有同样的意义并可互相取代。都是拨道的理论值输入。即当使用GVA时，4f1调置0位不用，当不使用GVA时，则由4f1输入拨道值（正矢值或修正值）。（3）（4）两个信号也具有同样的意义，只是在曲线作业时必须使用4f4来输入前端轨道偏移量FD,而不能使用1f27来代替。1f27只有在直线段用激光准直作业时才取代4f4的输入，此时4f4置于0位。GVA信号从插件26Z输入，进OP3A的同相端，OP3A是一个电压跟随器，起阻抗匹配和隔离作用。其输出到OP3

26、B的反相输入端，OP3B对信号进行调理满足当量和极性的关系，其输出分两路，一路去4U2的3端（4g2）显示，一路去OP4D的输入端。手动拨道正矢值的给定值4f1信号，从插件8d输入，OP4D的输入端进OP6C的同相端，OP6C同OP3A的功能一样。其输出到OP4D的输入端。虽然在OP4D的输入端有两路信号，但不同时起作用。这点在前面已说明。这样OP4D的输出就代表拨道信号的给定值E49经端子分三路,一路去4U2的3（拨道表4g2）显示,一路去拨道板7U6-20d-一路去40路信号检测板7U15-4d（F00）。这里要注意由于OP3A是电压跟随器，在手动操作时，GVA也要打开，只是设置GVA工作

27、在长直线模式，设置GVA输出为零。开关4b4用来选择4f4送入的给定值正、负，即左矢距给定还是右矢距给定。前端偏移量FD从4F4送出，经插件6b输入，进OP5A的输入端，输出分两路, 一路通过端子8z去4u2的4端经变换后送到4g2显示。一路去OP5B的反相端，OP5B输出又分两路，一路经端子4b输出去4u2的4端经变换后送到4g2显示，一路到OP5C-OP5D输出(E48)经端子8b送出。激光拨道时，开关4b1接通，继电器RE3吸合，激光传感器1f27的信号经端子10d进入OP6A输入-输出-OP6B输入-输出-RE3-分两路，一路进OP5B输入，与手动偏移会合，通路如上。一路-OP7C、O

28、P7D输入，形成左右极限信号，从端子18b(左)14z（右）输出到激光电驱动板4u7-22d、24d。控制电机到极限后停止。由于激光和手动FD的输入公用了一个通道，所以两者不可同时工作，一个工作时另一个必须为零。由4f4（1f27）送来的信号，经过放大、调零和极性变换，最后从OP5D-14经插件8b端子送出的信号是完整的FD信号。分别送至（1）4u2-1-4g2显示；(2)40路检测板7u15(F06)；(3)B7的三、四点法选择开关7b1,三点式时，7b1将FD信号切换到拨道板的7u6的22z端子,四点式时7b1将FD信号切换到拨道板的7u6的20d端子。九：捣固系统电路原理及故障处理图号：

29、ZS99-00-00-16DY (ZS99-01-62-00-1DL)功能：捣固装置升降控制系统是一个包括电路、液压部件、何掺矸其组成的闭环系统捣固装置有左右两个，分别由两块装在B2箱内的电路板(ZS99-01-62-00-1DL)来控制。下面先介绍捣固头升降控制板的电路原理。 捣固头升降电路原理：装在B2面板上的拨盘电位器2f13为捣固深度给定。(2f13)- (10u6,10u7)(6b)其输出电压随给定的深度值而线性变化。当给定深度值为400mm时，2f13的输出电压为-10V。当量25Mv/mm。深度传感器左(1f14)右(1f15)的输出电压作为深度反馈信号。最大输出电压±

30、10V。零点以上为负，零点以下为正。(零点有特殊定义)捣固装置“零”点调整将传感器驱动叉固定在捣固装置上。打开液压系统压力和车轴轴支撑。将捣固深度选择器拨至“零”。调节电位器P1，使得下降捣固装置时，捣固镐掌上边缘至钢轨顶面为1015mm。2f13来的深度给定负电压信号经插件6b端子和 电阻R29进入N1-C的反相端9脚。反相后到继电器RE8的常开接点2脚。RE8在下插信号左（Q10）右(Q11) 经12d进来时动作。其接点接通给定信号经电阻R34进N2-D的反相输入端13脚，在此与深度反馈信号进行比较。深度反馈传感器左(1f14)右(1f15)的反馈信号经插件6d端子通过电租R3进入N1-A

31、的同相端3脚。N1-A是一电压跟随器，起隔离作用。其输出通过电阻R5进N1-B的反相输入端6脚，经N1-B反相调整放大倍数后（含调零）输出7脚经电阻R32到N2-D的反相输入端与给定信号进行比较。另外，该输出信号还从6z输出到多路显示的19u1显示捣镐的下插深度。此外，在板内还分三路去捣固深度上、中、下位置的指示。上位通过N2-C的8脚控制光耦M5的6脚，通过光耦的11脚驱动发光二极管LED3,中位通过N2-A的1脚控制光耦M5的2脚，通过光耦的15脚驱动发光二极管LED1,下位通过N2-B的7脚控制光耦M5的3脚，通过光耦的13脚驱动发光二极管LED2。同时从端子18D,22B,26D送出程

32、控的输入信号X13X14,X15X16,X17X18。拨道模拟控制板电路原理 图号:ZS99-04-21-00DY(一)总拨道信号的形成该板是整个拨道模拟控制的中心，参与拨道控制的六路模拟信号全部输入到该板中。这六路模拟控制信号分别为：1f02(F02)=H2 测量传感器信号1f01(F01)=H1 拨道传感器信号E49(F00)=H 拨道理论正矢值E48(F06)=FD 前端轨道偏移量7f24=V0 调零电位器1f07(F07)=FH 中摆测量值(曲线修正信号)这六路信号根据各自的要求,进行比例、极性变换后汇总到一个加法器入口，形成拨道的总模拟信号。这个加法器由OP4C及其外围电路构成。加法器的输出总信号可表示为：VOUT=-(KH2VH2+KH1VH1+KHVH+KFDVFD+K0V0+KFHVFH)K:是各路信号的比例系数这六路信号中前五路信号都好理解，上面已经讲到。第六路信号中摆信号加进来起什么作用？如图所示：假设机械作业于一条左曲线，左低右高，在拨道小车传感器测出的矢距是图中EF所示的矢距，而不是水平方向的拨道矢距。实