重载铁路轮轨踏面摩擦控制器.pdf

第41卷第5期
铁道技术监督
研究与交流
v(o.41
RALLWAY QUALTYNTROL
STUL]Y ANI)( 0MMU \ICATIONS
重载铁路轮轨踏面摩擦控制器
余军,于水波,杨兴宽
(中国铁道科学研究院金属及化学研究所,北京100081
摘要:重载铁路轮轨踏面摩擦控制器是重載铁路钢轨踏皕摩擦控制产品的核心部分,其采用太阳能光
伏组件供电,通过检测列车车轮信号,根据设定的参数挖制直流电机,驱动润滑剂涂覆装置对钢轨踏面涂賽
润滑剂,从而达到调节车轮与钢轨踏面摩擦因数,减缓钢轨磨损的作用。
关鍵词:重载铁路;轮轨润滑;自动控制设备;研制
中图分类号:U279.2文献标识码:B文章编号:10069178(2013)05-0049-05
Abstract: The controller for heavy haul railway"s wheel-rail tread friction is the core part of heavy haul railways
tread friction control products. The controller is powered by solar energy photovoltaic components. By detecting the
train wheel signal, the controller controls the DC motor according to preset parameters and drives the lubricant
spraying device to spread lubricant to rail tread. So it adjusts the wheel-rail surface friction factor and reduces the
rail wear
Keywords Heavy Haul Railway; Wheel-ail Lubrication; Automatic Control Equipment; Research and Development
0引言
数,采用PWM信号控制直流电机驱动润滑剂涂覆
装置,将润滑剂涂覆于钢轨踏面,从而调节车轮与
重载铁路的钢轨踏面磨损严重,使用寿命短,钢轨踏面摩擦因数。
在弯道表现尤为明显,因此,必须定期打磨或更换
控制器工作分为延迟、涂覆和间隔3个阶段,
钢轨,这不仅增加了工务维修费用,而且影响重载如图1所示
线路的运输能力。在保障不降低牵引和制动需要的
粘着系数情况下,调节车轮与钢轨踏面的摩擦因列车
传感器
数,能够有效延长钢轨使用寿命,减缓钢轨表面疲传感器信号门∏几.∏几
劳和磨耗。目前,徳国HY-pow、美国 Anergy车轮计数只十
涂覆间隔廷时
等都有了相关轮轨润滑产品1。朔黄铁路在2009
阶段阶段阶段
阶段阶段时间
年引进了 Kelsan公司的轨顶摩擦控制系统和轨侧
图1控制器工作的阶段
润滑系统?。针对重载铁路钢轨踏面磨损严重的问
传感器安装在钢轨上,没有列车通过时,传感
题,研制重载铁路钢轨踏面摩擦控制产品,产品包器输出信号为0;有列车通过时,每通过1个车
括控制器、润滑剂涂覆装置和润滑剂3个部分,控轮,传感器输出1个高电平信号。传感器有信号
制器是其核心部分。
时,控制器开始计算。
控制器工作原理
当通过车轮数量达到AO时,控制器启动直流
电机驱动润滑剂涂覆装置,向钢轨涂覆润滑剂;连
控制器主要完成以下功能:通过传感器检测列续涂覆MI个车轮后,控制器停止直流电机;经过
车车轮信号;计算经过列车车轮数量;根据设定参M2个车轮后,控制器重新启动直流电机,重复涂
覆润滑剂
收稿日期:2013-03-18
通过车轮控制器开始计时后,在设定时间r
作者简介:余军,助理研究员;于水波,助理研究员;
内,如果没有车轮信号,则立即停止直流电机,防
杨兴宽,副研究员
基金项目:中国铁道科学研究院科硏项目(2012YJ041)
止润滑剂在钢轨上形成堆积
2013年5月(总第319期)
研究与交流
重载铁路轮轨踏ⅲ摩孫搾器
润滑剂涂覆过多,会降低羍引和制动需要的粘SRAM;512B的 FEPROM;32个可编程的10口
着系数,影响行车安全;润滑剂涂覆过少,则起不4路可编程的PWM信号;8路10位AD通道;2
到钢轨减磨的作用。根据钢轨踏面的实际摩耗,可个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/
以设置控制器运行参数来控制润滑剂涂覆量。可设计数器;1个具有预分频器、比较功能和捕捉功能
置的运行参数如下。
的16位定时器或计数器。
(1)延迟涂覆车轮数MO。NO的作用是等待机车
控制器充分利用 Atmega16L的片内资源,将1
通过后涂覆润滑剂,使机车牵引力不受影响,同时,路PWM信号,用于控制直流电机;将2路AD信号
可以将上次涂覆可能遗留在钢轨上的润滑剂带走。
的一路用于采信电机速度给定,另一路用于采信蓄
(2)连续涂覆车轮数1,其决定润滑剂的涂电池电量;用 EEPROM保存设置参数; USART接
覆时间
口用于现场参数设置;16位定时器定时为1ms
(3)停止涂覆车轮数2,其决定间隔涂覆时2.2太阳能光伏组件
在铁路线附近无电源时,太阳能光伏组件能对
(4)电机转速n,其决定单位时间内润滑剂的控制器供电,其包括太阳能电池板、智能充电器和
涂覆量。
蓄电池。根据安装地点的日照时间不同,选择太阳
(5)延迟时间T。在时间T内没有车轮信号,能电池板功率及蓄电池容量。
则立即停止涂覆。
2,2.1蓄电池谷量计算
控制器构成
润滑剂具有一定粘稠度,为了向钢轨上可靠涂
覆润滑剂,选用24V400W直流电机,由此计算
重载铁路钢轨踏而摩擦控制器的基本结构为单蓄电池放电流为16.7A。蓄电池容量c按以下公式
片机、太阳能光伏组件、车轮信号检测传感器、润计算。
滑剂涂覆直流电机和串行通讯接口。控制器的基本
-×1.2:
结构如图2所示。
式(1)中,1为负载工作电流,设计为16.7A;T
度给是下AD采样PwME宣号放MOs
电机速
直流
信号
电路
电机
为蓄电池备电时间,直流电机1d的有效工作时问
按0.5h设计,考虑连续阴雨天气的情况,蓄电池
蓄电池
AD采样 USART
通讯
参数
备用时问按1.5h考虑,此时T取值为2h;k为蓄
接口
设置
电池放电效率,一般取0.5~0.6。
Atmega 16
信号调年轮信
由此计算出蓄电池容量c为69.58Ah,选用
电源
芯片
传感器
2V65Ah的2块蓄电池串联使用。
2.2.2太阳能电池板功率计算
以大秦线北京段为例,北京地区太阳能光伏发
电有效峰值日照时间见表1。
蓄电池
及阳能充
及阳能
电控
电池板
太阳能光伏组件
表1北京地区太阳能光伏发电有效峰值日照时间h/d
月份有效峰值时间月份有效峰值时间月份有效峰值时间