09-32連續(xù)式搗固車撥道系統(tǒng)的補償原理作者：李石平 王建宏摘要：本文首先介紹了0832步進式搗固車撥道的基本原理，在這基礎(chǔ)上詳細講述09-32連續(xù)式搗固車了撥道系統(tǒng)的補償原理及其公式的推導(dǎo)過程，最后結(jié)合具體電路闡述補償公式實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：09-32搗固車 連續(xù)式作業(yè) 撥道補償1. 前言隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，國內(nèi)鐵路貨運、客運量的劇增，鐵路運輸面臨嚴峻的考驗。為了保證提速后鐵路運行的安全、準點的目標，我國從1989年以來引進了奧地利Plasser公司的08-32搗固車制造技術(shù)，極大的提高了鐵路線路的養(yǎng)護質(zhì)量和效率，并于2000年又引進了09-32型搗固車。09-32是PLASSER公司九十年代末的產(chǎn)品，采用了連續(xù)搗固的作業(yè)方式和ALC自動導(dǎo)航等新技術(shù)，使其精度和效率都要比08-32高。但是由于09-32型搗固車的作業(yè)裝置在一個運動的小車上，位置是不確定的，為了達到精確作業(yè)的目的，控制系統(tǒng)中加入了一套補償?shù)难b置。2. 撥道的幾何原理08-32搗固車的撥道測量系統(tǒng)包括A、B、C、D四個小車，作業(yè)時這四個小車通過汽缸的加載和鋼軌緊密連接，小車的位置能反應(yīng)出鋼軌的幾何形狀。假設(shè)搗固車在圓曲線上作業(yè)，A、D之間有一根繃緊的鋼弦，有兩個傳感器裝在B、C兩點，能測出曲線上B、C兩點偏離鋼弦的距離H2、H1（稱正矢），具體如圖1。圖1在理想圓曲線上，圓弧上的點C點離響應(yīng)弦線AD的距離H1有如下關(guān)系：（1）（其中R為圓曲線的半徑）同理，可推出H2的值，而且他們之間有一個固定的比例關(guān)系i。而且，比例i是一個與圓曲線半徑無關(guān)的常數(shù)。這一點同樣也適用于半徑無窮大的直線段。在四點法作業(yè)中，A、B點位于作業(yè)好的曲線上，C、D兩點沒有作業(yè)，也就是說A、B兩點在圓曲線上，C、D偏離了圓。以H2作為測量基準，通過移動C點，直到正矢H1與H2的比例校正到等于比例常數(shù)i為止，C點會在理想曲線上。三點法時，只有B、C、D點，只要將C點撥到給定的值即可。但是在實際作業(yè)過程中，由于D點位于沒有作業(yè)的線路上，其位置是不確定的，偏離理想曲線的距離Fd也會對C點作業(yè)產(chǎn)生影響，必須補償值。3. 09-32搗固車撥道補償原理09-32搗固車為了達到更高的效率和操作人員的舒適性，采用了連續(xù)作業(yè)的方式。主要的作業(yè)裝置裝在一個可相對移動的小車上，在作業(yè)的過程中大車一直向前運動，工作小車通過制動系統(tǒng)停下來作業(yè)，完成后加速趕上大車。由于測量系統(tǒng)中C點隨工作小車的位置不斷變化而變化，C點的撥道正矢也隨C點變化，因此為了準確撥道，必須加一個補償值。由撥道的幾何原理原理可知，補償值的大小既小車移動的距離有關(guān)，也與C點正矢和D點的偏移量有關(guān)。下面就分四點法和三點法兩種作業(yè)方式來討論撥道補償。31四點法設(shè)小車由C點移動x距離到達C，C點正矢為H1，C正矢為H1，B點的正矢為H2，D點偏移距離Fd，如圖2。圖2正矢所產(chǎn)生的偏差設(shè)由于正矢所產(chǎn)生的補償值H1HA點和C之間的弦線長度為 D點和C之間的弦線長度為 作業(yè)點C的理論正矢為H1 相對C點所產(chǎn)生的正矢偏差值H1 由 （2）由前端偏移所產(chǎn)生的偏差設(shè)由D點位置的偏移所產(chǎn)生的補償值H1FFD在C點產(chǎn)生的誤差設(shè)為FC 由相似三角形可知 同理，F(xiàn)D在C點產(chǎn)生的誤差設(shè)為FC 所以 （3）總偏差由2式和3式可知，總補償量H1 （4）由于 、都是與C位置無關(guān)的常量，4式可簡寫成C點移動距離的函數(shù)，即： （5）在小車停下作業(yè)時，A、B、D的位置是確定的，x可通過小車和大車之間的線性距離傳感器測出， H2可測量傳感器測出，F(xiàn)D的值也已經(jīng)由工務(wù)段測出，相對于定點作業(yè)中的正矢偏差即可算出。32三點法設(shè)小車由C點移動x距離到達C，C點正矢為H1，C實際正矢為H1， D點偏移距離Fd，如圖3。同理可推出圖3正矢所產(chǎn)生的偏差 （6）由前端偏移所產(chǎn)生的偏差（7）總偏差由2式和3式可知，總補償量H1 （8）由于 、都是與C位置無關(guān)的常量，8式可簡寫成C點移動距離的函數(shù)，即： （9）在小車停下作業(yè)時，B、D的位置是確定的，x可通過小車和大車之間的線性距離傳感器測出，H1是系統(tǒng)給定，F(xiàn)D的值也已經(jīng)由公務(wù)段測出，相對于定點作業(yè)中的正矢偏差即可算出。4. 電路的實現(xiàn)09-32型搗固車的電氣系統(tǒng)是在08車的基礎(chǔ)上改進的，為了不過地改動已有的系統(tǒng)，09車只是通過模擬電路來完成以上的計算，并將補償值加到08車撥道控制系統(tǒng)中。在模擬控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)常按照同樣的當量我可將長度轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電壓值，長度的計算轉(zhuǎn)化成電壓的基本運算。加、減法和比例放大可通過設(shè)計合理的運放電路來實現(xiàn)，而乘法和除法則可通過乘法器來完成。在四點法作業(yè)的補償公式4式中，x通過位移傳感器轉(zhuǎn)化成電壓值，、可按照x的當量轉(zhuǎn)化成固定的電壓值，可分別通過運放減法和加法電路將（）、（）兩式的值算出來，然后分別將結(jié)果送到乘法器的兩端計算的值。也對應(yīng)一個固定電壓，對于式可以將乘法器的輸出送到帶調(diào)零電路的比例（放大倍數(shù)是1/）放大電路計算，結(jié)果送到另外的乘法器的一端計算，具體電路如圖4。圖4同理，總補償值即可的出。5. 結(jié)束語09-32型連續(xù)式搗固車是我國引進的最先進的大型鐵路養(yǎng)護機械，通過以上的補償電路，克服了小車移動所帶來的很多問題，保持了較高的作業(yè)精度，獲得較高的性價比。由于09-32搗固車電氣系統(tǒng)是以模擬電路