摘要
捣固车用在铁道线路的新线建设、旧线大修清筛和运营线路、道岔维修作业中，对轨道进行拨道、起道抄平、石砟捣固及道床肩部石砟的夯实作业，使轨道方向、左右水平和前后高低均达到线路设计标准或线路维修规则的要求。在现在铁路维修工作中起着重要作用，而其中电气系统担负着全车各种作业的控制任务，他是整车大脑，直接指挥着各种作业，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气控制等等方面。本文就是对捣固车电气系统的组成及特点、分布式网络、作业系统常见故障和捣固车操作注意事项等进行分析研究。
关键词：捣固车电气系统分布式网络故障处理网络模块
绪论
随着我国铁路事业的不断发展，铁路大型养路机械在铁路日常养护中得到了越来越多的应用，捣固车作为大型养路机械中一种重要的机型，在铁路养护中作用十分重要。而电气系统是捣固车的重要组成部分，它的运行关系着整车的作业质量，本文就是以围绕电气系统为题展开的。
电气系统是整车的核心之一，它为全车提供能源，为各个用电系统、部件提供能量，它控制着整车的各项作业，本文主要是研究其组成与特点、分布式网络、故障处理等方面。为大家介绍其组成特点及功能等，希望大家能借此能对其有所认识及了解。
随着科技的发展，大型养路机械必定朝着更加精确、方便、操作更加简洁的方向发展，而电气系统作为其核心，也必定会朝着更高效、更精确、操作更容易的方向发展，不断推进我国铁路事业向前发展。
1DCL-32x捣固车电气系统组成及特点
1.1捣固车电气系统简介
电气系统担负着捣固车各种作业的控制任务，是全车的核心部分，按功能分为作业系统、行车系统及辅助系统。按电源类型分为直流系统和交流系统。作业系统、行车系统通过总线和工业以太网进行数据传输，输入和输出接入PLC和车体I/O模块，作业电源开关关闭时切断作业部分模块电源。
1.2作业控制系统
作业控制系统分为程序控制系统、捣固控制系统、拨道控制系统、起道抄平控制系统和GVA等。
程序控制系统担负着全车的逻辑控制和逻辑联锁。机械的各种作业操作，如作业行走、制动、捣固、起道、拨道等均是在其统一指挥和协调下进行的，它的正常工作是各项作业能够顺利进行的基本条件。
捣固系统可以精确的控制捣固装置的下降、提升，并与下降深度、捣固深度传感器构成闭环系统，在程序控制系统的严格控制下进行捣固作业。
拨道系统控制轨道的横向位移。在程序系统的控制下液压伺服阀动作，执行机构将轨道拨到要求的位置上。在拨道系统中根据输入的各种参数形成总的波道信号，与矢距传感器构成闭环系统。
起道抄平系统则是针对轨道的超高和纵平。通过输入的轨道基本起道量和超高值，并与辅助给定信号一起送入相应侧的伺服控制电路中。
GVA是一套计算机系统，根据输入的距离脉冲计算出当前所在点的公里标，作业线路参数则从键盘输入，监视器用于显示当前作业线路的给定状况。
1.3行车及辅助控制系统
行车及辅助控制系统是指除作业系统以外的其它电控系统。
行车系统主要功能是：发动机控制、电源分配、变矩器控制等。发动机及变矩器的连锁及输入输出主要由前PLC进行控制。
辅助系统包括通话系统、照明系统、三项设备、视频系统、交流系统等。辅助系统是相对独立的系统。
1.4工业以太网系统
工业以太网由EB2箱的1个8口工业交换机和其它网络设备组成，交换机传输速度为MBit/s。
1.5PROFIBUS总线系统
PROFIBUS总线系统是一种分布式的现场总线系统，总线是手牵手的一种联结方式，总线模块并入总线中，总线的首尾两端加终端电阻。
PROFIBUS总线系统最大的好处是可以将I/O模块安装在执行机构附近，安装、调试较为方便。PLC的CPU模块既接入工业以太网系统又接入PROFIBUS总线系统，两个系统通过PLC的CPU模块实现数据交换。
2分布式网络控制系统
DCL-32连续式捣固车采用分布式网络控制系统来实现整车的电气控制功能。作业系统、行车系统通过总线和工业以太网进行数据传输，输入和输出接入PLC和车体I/O模块，作业电源开关关闭时切断作业部分模块电源。工业以太网系统是由1个8口工业交换机和其它网络设备组成，交换机传输速度为MBit/s。PROFIBUS总线系统是一种分布式的现场总线系统，总线是手牵手的一种联结方式，总线模块并入总线中，总线的首尾两端加终端电阻。
总的来说，连续式捣固车主要是通过分布式网络控制系统来实现电气系统的控制功能，而整个网络控制系统分为硬件组成和软件组成。
2.1分布式网络控制系统硬件组成
连续式捣固车计算机网络控制系统包含上位机和下位机以及分布式I/O模块。上位机由前后计算机、前后行车显示器组成；下位机由前后PLC、轨道参数光电测量系统、激光准直系统和各种I/O模块组成。
PLC与分布式I/O模块按照控制对象的响应时间要求不同，分为两个现场总线网络；前室PLC组成高速现场总线网，后室PLC组成低速现场总线网。如图1所示
图1分布式网络控制系统组成
（1）上位机组成连续式捣固车计算机网络控制系统上位机包括前、后计算机，前、后行车显示器。前计算机由工业控制计算机、一体化键盘液晶显示器组成；后计算机由工业控制计算机、带触摸屏的液晶显示器组成；前、后行车显示器为触摸式工业平板电脑。
（2）下位机组成连续式捣固车计算网络控制系统下位机是以PLC为核心的现场总线网络，包括：司机室内部以背板总线相连的网络，包括前司机室网络，作业司机室网络和后司机室网络；车体上以PROFIBUS-DP总线相连的网络，包括前PLC网络（高速DP网）和后PLC网络（低速DP网）；二维激光准直系统；轨道参数光电测量系统。
下位机主要是由PLC、总线和各种I/O模块组成。PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、通讯技术和自动控制技术发展而来的一种新型工业控制装置。在连续式捣固车中选用西门子S7-系列PLC及各种模块，工作性能稳定，可靠性高。
（3）连续式捣固车网络控制系统工作过程：系统中各种输入信号（室内和室外的各种开关、按钮等）经DI（数字量输入）或AI（模拟量输入）模块采样后转换为数字量，室内模块通过背板总线、车体模块通过DP总线，周期性的上传至CPU模块的输入映像区，CPU动态刷新对应存贮位的状态信息。硬件组态时，CPU在输入映像区（输入模块）或输出映像区（输出模块）自动为每个I/O模块的输入端口或输出端口分配固定的存贮地址，供应用程序直接调用。应用程序一方面按功能要求组织输入映像区的信号，传送给其他上位机或下位机处理；另一方面，直接处理输入信号（包括接收到的其他上位机或下位机传送的输入信号），并将处理结果放置至输出映像区，同时动态刷新输出模块端口在输出映像区中的存贮位状态；而后通过背板总线和DP总线传送到DO（数字量输出）、AO（模拟量输出）模块，驱动各种控制对像。
2.2分布式网络控制系统软件组成
分布式网络控制系统应用软件包括PLC软件、计算机软件及嵌入式软件。
图2分布式网络控制系统应用软件组成
由图可知，测量系统与前计算机之间交换数据；前计算机与前PLC和后PLC之间交换数据；前PLC与I/O模块交互数据；后计算机与后PLC交换数据；后PLC与前计算机、前PLC、前后行车显示器以及各种I/O模块交换数据。
2.3、分布式网络控制系统功能
（1）上位机功能
上位机主要包括前计算机、后计算机、前后行车显示器等。各部分功能如下：
前计算机功能：轨道参数的输入、修改、查询、显示；轨道参数的理论值计算；测量运行时数据的采集和拟合；作业质量记录、显示和转存；接收CCD测量系统输出的相对位移值并计算作业区轨道的实际参数；接收激光准直输出的二维测量值，计算输出激光前端偏移量和基本起道量。
后计算机功能：分布式I/O模块端口状态显示和强制操作、作业参数动态显示、控制参数的修改设置、网络故障诊断和报警。
前、后行车显示器功能：处理并显示发动机、变扭器的状态参数信息，作业机构的位置状态信息。
（2）下位机功能
前PLC网络功能：数据的采集和输出、左右起道控制、拨道控制、工作小车走行控制、参数显示。前PLC与前计算机和后PLC交换数据。
后PLC网络功能：数据的采集和输出、作业逻辑控制、作业辅助控制、发动机和变扭器控制、左右捣固装置线性捣固控制、左右捣固装置感应捣固控制、自动对镐控制、作业参数显示。将发动机、液力机械变速箱的状态参数信息，作业机构的位置状态信息传送给前、后行车显示器处理并显示。后PLC与前计算机、后计算机、前PLC、前行车显示器、后行车显示器通信。
（3）PLC与主车部分I/O模块完成的功能：
发动机的控制：完成发动机的启动、调速、停机控制及发动机工作参数的显示；液力机械变速箱的控制：包括控制行车的方向、档位、安全联锁；故障诊断报警：当发动机、液力机械变速箱的压力和温度超出规定值时给出声光报警。
3、作业系统常见故障分析
3.1、车辆故障原因分析及处理方法
（1）捣固装置无动作
1）检查机械部分是否出现干涉。
2）确保程序上已满足捣固下插条件。如捣固装置不在其极限位，捣固车选择开关选择正常位，其具体查看操作手册。
3）查看其显示屏上是否出现模块报警，查看其具体模块的故障代码。
4）捣固时察看捣固电流，最大值为mA若无电流，查看电路板及模块。
5）检查其面板上的控制手柄信号是否进入PLC，具体可察看PLC输入信号指示灯。
6）液压方面，用手小心摁压比例阀块（俗称：捅阀），若捣固出现动作或者是液压管路感觉有流量压力即液压无故障。
（2）起拨道装置无动作
1）检查机械部分是否出现干涉
2）确保程序上已满足捣固起拨条件
（3）主车走行无动作，但能挂档或者作业泵
1）查看是否有走行电源
2）主车的走行由一个旁通阀控制，走行前进后退时，旁通阀应得电，如果不得电，其电气检查其阀头，模块。
（4）主车走行既无动作，又不能挂档或者作业泵
1）确保程序上满足其脱挂条件
2）由于档位脱挂均受EB9箱内的TCS控制，检查其数显表上其故障代码：
I：显表上无故障代码或者其工作指示灯不亮，查看其供电电源G１，线圈控制电源QG1。如果均无高电压，即是其制继电器故障。
II：如果数显表有故障代码，根据故障查找。其具体故障代码的含义与TCS模块端口脚的定义可以查看前机行车显示器。
（5）走行动力小
1）电气上：因为大车的速度对工作小车的速度有一个正反馈，即大车速度快时，小车速度也快，所以一定程度上调节大车的速度可以加快小车的速度。当然调节大车的速度与否主要看实际的作业情况。
2）查看小车走行电流，小车的走行是靠比例阀控制，其最大走行电流为mA，当然作业时比其电大值要小，电气上可以调节其控制参数
3）液压上：可以调节小车走行的压力与加速油缸的压力，小车走行的压力为作业压力14MPa,加速油缸的压力正常值为４－６MPa。可以调节其液压阀块改变其压力。
(6)加速油缸无压力
1）加速油缸无压力致使其使小车走行缓慢，没有加速过程。
2）查看液压系统压力，如果系统压力正常，特别是小车走行马达压力正常的情况下，加速油缸液压系统应该也是正常的（加速油缸与小车走行马达由同一个泵供油）。
3）液压系统正常的情况下，其无压力问题即是电气触发问题了。最常见的一种故障是大小车位移传感器出现卡死，致使其数据一直不变，程序上不能触发加速油缸电磁阀，以致其不动作，可以从作业司机室显示器上打开“参数显示”查看大小车相对位移显示数值，慢慢踩下走行脚踏开关，或者将小车后退，改变大小车相对位移值，查看其显示大小车相对位移值是否有变化。
3.2、发动机常见故障处理
（1）发动机无法启动
1）紧急停机按钮按下——旋钮松开
2）燃油箱油位不足——加油
3）油路中有空气——排空气
4）停机电磁铁故障——拉预热档，不动作，测接线端电压，有
18V以上，则更换电磁铁；无电压，找电气问题
5）挂档盒档位挂上——挂档盒档位回零位
6）作业总电源打开——关闭作业主电源
（2）起机时转速正常，冒烟
1）环境温度过低，启动加热不够——按规定一档预热
2）环境温度过低，火焰加热不点火——检查电源，清
洁火焰塞，或更换火焰塞
3）环境温度过低，，燃油牌号不对——更换燃油
4）供油系统进气严重——排气
(3)启动转速慢或明显有卡滞、阻力过大现象
1）电瓶电压低于24V——搭线启动或电瓶充电后启动
2）电动机阻抗过大——清理电动机杂物和炭积
3）机油黏度过大——更换合适机油
(4)起机时启动电机无反应
1）未供给启动电源——打开电瓶开关
2）电瓶电压低于18V——搭线或充电后启动
3）运行电气联锁——检查档位是否在挂档位
4）作业电气联锁——检查作业主开关是否打开
(5)一度启动但又迅速停机
1）怠速过低，不能自保转速——稍提油门启动
2）环境温度过低——按规定多次启动
3）环境温度过低，，燃油牌号不对，结出石蜡严重堵塞供油系统
——清理油道，更换柴油
4）燃油滤清器太脏——更换燃油滤芯
(6)发动机温度过高，温度报警
1）中冷风扇坏——检查是否异物卡滞或扭力软轴坏
2）发动机风压顶板松动或脱落——重新上紧螺栓
3）缸体散热片脏——水枪喷洗
4）导风片变形、松动——、重新矫正上紧
5）机油过多或过少——按规定增加或减少
6）机油牌号不对——更换机油
7）机油散热器脏——拆洗机油散热器
8）机油滤芯脏——更换机油滤芯
9）空气滤脏——检查空气滤报警器，清理或更换滤芯
(7)发动机烟质正常，负荷加大转速下降
1）油箱通气孔堵塞——清理油箱通气装置
2）柴油滤脏——清洗或更换
3）柴油供给系统进气——排气
(8)发动机烟质不正常，负荷加大时转速下降
1）启动发动机未达到工作温度——多运转一段时间可恢复
2）、燃油箱进水——检查油箱盖是否脱落；海底螺栓放水
3）空气滤太脏——更换空气滤器
4）进气系统不严密——检查进气系统
(9)发动机机油消耗过高
1)、新柴油机磨合期不够——非长期满载条件下运转-小时
2）机油油位过高——放机油至标准刻度线内
3）机油牌号不对——更换机油
(10)发动机冒蓝烟
1）燃烧室进机油，使机油燃烧——专业修理
2）发动机长期怠速运转或低负荷下工作——让发动机中速运转
3）机油黏度不当或质量太差——换机油
(11)发动机冒白烟
1）燃油箱内有水——检查油箱盖是否脱落；海底螺栓放水
2）喷油雾化不良、供油提前角太小或供油提前器损坏、怠速时
个别缸熄火、气门间隙不对等原因——专业修理
(12)发动机冒黑烟
1）进气温度过高——环境温度过高或检查排气管辐射
2）消音器堵塞——清理或更换消音器
3）空气滤太脏——清理或更换滤芯
4）进气管泄漏，吸进脏空气——检查进气总成并修复
4网络模块故障诊断
4.1、CCD测量系统常见故障及处理
网络连接中断
1)检查嵌入式模块电源供电情况；
2)检查网络接插头状况；
3)用调试软件检查丢包情况
（2）显示温度过高
1)系统断电；
2)采取降温措施
（3）显示B侧强烈干扰
1)检查当前工作模式和点光源情况是否对应
(2)检查是否存在干扰光源
(3)检查光路中是否存在反射物体
（4）显示D侧强烈干扰
1)检查D光源附近是否存在干扰光源
(2)检查光路中是否存在反射物体
（5）显示B灯亮度过低
1)检查B1、B2和A光源工作情况
(2)检查B侧相机防护玻璃窗清洁情况，B1、B2、A光源玻璃窗清洁情况
(3)增大B侧相机积分时间
（6）显示D光条纹亮度过低
1)检查D侧相机防护玻璃窗清洁情况，D光源玻璃窗清洁情况
2)增大D侧相机积分时间
3)检查D光源工作情况
（7）缺灯故障
1)检查光源是否正常点亮；
2)检查工作模式是否与匹配
3)检查相机和光源防护玻璃清洁情况
4)用上位机软件调节系统参数
（8）上传结果不刷新
1)检查嵌入式系统是否加电
2)检查网络连接状态
3)检查是否出现光条纹异常提示
4)使用调试软件接收测量结果
4.2、通信故障
出现通信故障时，系统连接状态灯是红色的。通信故障包括两种：网络物理连接中断，是指操作系统指示网络连接中断，此时应确认系统加电正常，且网线连接正常；系统通信异常，是指操作系统指示网络连接正常，但调试软件无法收到系统的消息。出现第二种问题时，首先要确认系统已经加电，其次是确认网络配置参数配置正常，具体做法是：选择参数设置页面，然后检查通信参数项目区，修改网络参数设置，然后保存，如果设置正确的话，应该会在软件信息栏中显示网络连接已建立等信息。
4.3、利用调试软件解决常见问题
对于捣固车光电测量系统而言，在装调和使用过程中，由于操作或者外部的原因，可能会出现某些异常。这些异常会在系统中以警报的方式提示给用户，下面介绍几种常见的可以通过调试软件解决故障及其解决方法。
5捣固车操作注意事项
5.1、安全操作说明
（1）机器运行之前，要细心查看所有设备的防护装置（保证链条和绳索符合安全）以保证行车安全。
（2）切勿超速行驶，运行速度应始终适应线路的状态。
（3）在复线地段作业时，必须做好安全防护工作。
（4）出现小故障要立即处理，以防止出现更大的事故。
（5）不要爬到机器的顶棚上，如果必须进行修理，超过铁路限界的规定，要确保所有接触网断电，或将机器停在其它线路或工厂的适当位置。
（6）必须检查所有液压和气动软管的密封性并拧紧，也要检查它们的磨损点。
（7）定期检查三角带是否正确的张紧，并按要求张紧。
5.2、捣固车运行速度控制注意事项
（1）待捣固车在一档内逐渐加速至最高速度，约为38km/h时，将档位
升至二档，并适当降低发动机转速；
（2）待捣固车在二档内逐渐加速至最高速度，约为80km/h时，变速箱
自动闭锁转换为直接挡（闭锁档，机械传动），并适当降低发动机转速；
（3）捣固车运行速度受发动机转速和档位的控制，在任一档位，均可提
高发动机转速来提高运行速度。运行中必须注意捣固车自运行速度最高不能超过km/h，严禁超速驾驶；
（4）降低发动机转速，捣固车运行速度下降，以此可以起到控制运行速
度的作用；在捣固车速度为75km/h时，变速箱自动解除闭锁，由直接挡变为二挡；在速度为33km/h时，将挡位由二挡降至一挡。
（5）在转换速度档位时，遇到由高速度档位换为低速档位时，即降速运
行工况，必须待动力换档变速箱的自动控制锁闭机构已脱开后方可进行，如果确实需要快速换档减速，在降低发动机转速的同时应施加空气制动强制减速
2、运行操纵其他注意事项
（1）运行速度必须根据具体的运行条件来选择，不同的运行条件，如线
路状况、天气情况等，有不同的运行速度；
（2）若因捣固车牵引载荷过大，在某一档内使发动机转速由高速跌至
r/min以下，需将速度档位转换至下一低速档，以防动力换档变速箱油温过高；
（3）动力换档变速箱的油温应控制在80～95℃范围内，若温度过高，
需将档位转换至空档位，发动机转速维持在1～r/min，强制冷却油液，直至降至允许范围，禁止发动机熄火和重新起动发动机；
（4）牵引其它车辆运行时，必须保证被挂车辆的制动系统作用与捣固车
的一致性。
结论
以上是对电气系统的一些分析及研究，对其各方面组成及特点做了简要说明。除此之外，我们也应更加