杨鹏鹏
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摘要：现如今，我国是社会经济迅猛发展的新时期，大型养路机械电气控制技术是高校铁道机械化维修专业的学生必须掌握的一门核心课程。本文通过对铁路大型养路机械（以下简称大机）电气原理的难、重点进行分析，设计多个专用设备，这些实训设备将实际工作中的一些常见与可能的故障点设计为实训项目，在此基础上开发教学做一体化课程。通过教学实践验证，所开发的一体化课程具有较强的针对性与实用性，可满足学生出课堂即可上岗的良好教学效果。
关键词：电气控制技术；铁路大型养路机械；实训
引言
在列车的长时间运行和自然条件作用下，铁路线路会发生形变或损坏，为确保列车运行安全，必须加强对铁路线路参数的检测、养护和维修工作。铁路大型养路机械即是代替人工对铁路线路进行检测、养护和维护的专用机械，是集机械、液压、气动、电气等技术于一体的高自动化的机械，针对不同的铁路养护要求及作业用途，有各式各样的不同功能的产品，按机械的功能可分为：捣固车、清筛车、稳定车、配碴车、钢轨打磨车、钢轨探伤车、轨道检测车、桥梁检测车、恒张力放线车、物料运输车、焊轨车等各种不同功能的养路机械。大型养路机械一般由以下部分构成：发动机系统、动力传动系统、走行系统、电气系统、液压系统、气动系统、检测装置及工作装置等。电气系统作为对其他系统的控制中心，其可靠性关系到整车是否能可靠工作，影响电气系统的可靠性除硬件本身、PLC程序编写等因素外，电气系统的接地会成为影响电气系统可靠性的重要因素。在养路机械调试过程或用户使用过程中产生时有时无的故障，很大原因都是因为接地存在问题。电气系统良好的接地，不仅是保证人身安全避免电击的防护措施，而且也是抑制干扰、减小电磁干扰、提高系统可靠性的重要方法，因此应给予电气系统的接地足够的重视。
1我国铁路大型养路机械的使用现状
大型养路机械是实现铁路维修养护现代化、保证铁路不间断运输和行车安全的重要工具。在我国，目前比较普遍使用的是捣固车，其主要的作用在于建设铁路的新线路，对铁路旧线进行修养或清筛，以及运营线路，对轨道进行全面仔细的拨道，起道抄平、捣碎并加固石渣等等作业，这样做的目的在于增加铁道床碎屑石渣的密实度，其次是保持铁道床的平整性，从而增加轨道的安全稳定性，使轨道不易变形或弯曲，保证列车能够安全地运行。并且捣固车能够同时进行多项工作，功能齐全，缩短了工作时间，提高了工作效率。
2铁路大型养路机械电气实训方式的开发设计
2.1接地形式的改造
根据前文的分析，直接短接与非直接短接均会对控制系统的精确度造成影响，这两种方式最终来讲是阻值的变化问题，只要能控制阻值的变化范围，使其在可控的范围之内，便可使控制系统的精确度保持在合力范围内。对于非直接短接来说，阻值相对较小，但线路易出现接触不良等问题，因此为了降低阻值，应在整个线路的阻值之和上进行入手。可采用将环路分割成子部分，将每一个子部分包含一个控制点的办法处理，这样可以增强控制系统的阻抗能力，降低环路电流对控制系统的影响，保证控制系统的准确度。相比而言，利用模拟实验处理电气以及新的材料对电路改进比较困难，造价也大，因此，在控制系统中，对线路进行适当的分离和分解，降低每一个环节的阻值，可有效提高控制系统的整体阻值。但提高控制系统精确度的其他因素也较多，比如各部分传递信息的滞后时间、信号处理的解析方式、电线及集成电路的材料等等，都是不可忽略的因素。
2.2大机传感器ADC采集控制系统
各种大机传感器的外形各异，其机械结构各不相同。为了让学生理解、掌握其内部结构与电气原理，选取了大机中常用的深度传感器、抄平传感器、电子摆作为教具原型，对其内部结构测绘后进行三维建模，通过数据线连接将传感器的输出信号进行采样，用采样后的信号驱动三维模型的动态动作，让学生能在电脑端看到传感器的内部结构随外界操作的变化情况。大机电气各种传感器内部都包含一个电位器，当外部产生动作的时候，会带动电位器转动，从而改变电位器的阻值。在实际的电路运用中，就是利用其阻值的线性变化。在传感器的两端加上系统相应的供电电压，其输出电压就会随着外部的动作线性变化。为了采集传感器的输出信号，设计了一套ADC采集系统。该系统根据传感器类型、采集信号，显示传感器目前工作状态。整个系统包括CPU控制器、通信模块、电源模块、ADC采集模块和显示模块。CPU控制电路采用意法半导体公司的STM32系列，其性能稳定、使用普遍、经济实惠。通信模块使用的是美信公司生产的MAX3232，主要是为了与电脑通信，把采集到的传感器数据上传到电脑上进行显示；电源模块电路，外部的输入电压是24V，采用LM2596_5V电源芯片，这款电源芯片是一个宽电源芯片，采用LM1117转换成3.3V给CPU控制电路供电，使用金升阳VRA2415ZP-6WR3转换出±15V的电源，给传感器供电；ADC采集模块采用美国ADI半导体公司的AD7616，这个采集芯片可以直接采集正负电压，无需外部电路的转化。AD7616是一款具有双采样保持通道同步采样能力的ADC，其成本和性能优秀，是一款2×8通道模数转换器。
2.3电气控制系统的接地解析
接地技术主要是降低电磁干扰以及提高抵抗干扰能力的重要技术。在设施与设备工作的安全性，可靠性中，接地技术重要性不容忽视。随意的接地就可能会导致整个设备的损坏，例如捣固车，稳定车，配砟整形车，清筛机等这些基本的电路控制原理虽然基本相同，而接地的方式却不相同。在过去的工作中，由于接地方式不恰当而造成设备出现故障的想象也频频发生，例如柴油机的接地不良，导致DC-32K充电电流特别的大，电流表显示出了最大值，柴油机也发出尖锐的声音，就是电气故障导致，。故障可能有许多种原因，比如线路虚接，线路接地，接地不良等原因。但是只需要用万用表进行检测就能迅速的找到故障原因，声音尖锐，是因为小齿轮和大齿轮之间的传动比较大，长时间的运转，会使启动电机损坏。现在大多数铁路的接地方都是捣固车中最常用的接地方式，是蓄电池和车体相应的短接，以车体作为直接的导体控制车体前端从车体接入箱体内汇入排流，再汇入电路板。也就是相当于只要在电气控制系统中，凡是前端箱体和后端箱体要直接进行的相互连接，都是要以车体作为主要的信号，进行连接以及传输。在一般的电气系统中，除了24V的电压以外的电源的负端连接都是OA，在系统中都是直接进行车体短接，而这种短接可分为，与电路直接短接与不直接短接。直接短接一般不会直接影响铁路电气系统的正常运行工作，但是会影响到电气系统作业的精确度，如果数值达到了一定的高度，电气系统的工作就会不稳定，系统将不受控制，那么系统数据将会不准确，数值也会错误，就会出现作业精确度比较差的现象。不直接短接的阻值机会降低，如果阻值较小时，对作业的精确度的影响就比较小，反之，阻值较大，作业精确度也会影响十分大。但是一旦发生接触不良，就会发生与直接短接一样的问题。
结语
该项目的实施，一方面建立了铁路大机电气的实训方法、实训设备，另一方面最大限度地探究了对铁道机械化维修专业相关技术的培训模式，经过一段时间的运行，取得了良好的教学与职工培训效果。
参考文献
[1]安慧明.铁路大型养路机械设备检修模式的探讨[J].科技与企业,2014,15(22):190.
[2]肖增斌,王晓刚.我国铁路大型养路机械行业的发展与思考[J].中国铁路,2015,10(01):8-10.