GMC16A型地铁打磨车电气控制系统技术研究

李祥丽

（北京东风电器有限公司，北京 100072）

GMC16A型地铁打磨车电气控制系统技术研究

李祥丽

（北京东风电器有限公司，北京 100072）

本文简要介绍地铁打磨车的必要性和发展前景，在消化吸收GMC96B型钢轨打磨列车的基础上，结合地铁轨道车辆的技术规范要求，独立开发GMC16A型地铁打磨车电气控制系统，从而增加打磨车关键技术的研究领域，扩大产品的适用范围，改善地铁运营环境，促进我国的城市化发展。

地铁打磨车电气控制系统行车打磨

引言

随着我国城市化的不断发展，作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，轨道交通得到井喷式发展。截至2015年底，我国将新建城市轨道交通线路89条，总里程2500公里。预计到2020年，中国城市轨道交通线路总长将超过3000公里。地铁大密度的行车运营带来的轨道高磨损率，对轨道打磨质量和能力提出了新的要求。地铁轨道打磨技术发展除了保障地铁车辆运行质量和安全外，还能有效增加轨道使用寿命，降低地铁运营成本。

据统计，目前国内的地铁轨道打磨车处于起步阶段，仅有数量极少的国外进口打磨车。与先进国家相比，我们在轨道打磨技术方面存在一定缺陷，关键核心技术主要依赖进口，价格昂贵，维修服务周期长。GMC16A型地铁打磨列车是二七公司在消化吸收GMC96B型钢轨打磨列车设计技术及生产经验的基础上，结合地铁轨道车辆的技术规范要求，独立开发的打磨列车。该车可以修正轨道波浪状磨损、轮轨擦伤，纠正内外轨倾斜变形和修整轮轨接触面等各种由于车辆在钢轨上行驶而产生的钢轨缺陷，进行线路钢轨的预防性维修。此外，还可作轨面检查，并依据轨道原始形状对磨损的钢轨进行修复，使其恢复到轮轨接触合理的状态。对其核心技术——电气控制系统的探究，不论是针对轨道的维修保养、改善地铁运营环境还是促进我国城市化发展，打破国外垄断技术，促进大型养路机械国产化进程都具有十分重要的意义。

1 GMC16A型地铁打磨车电气控制系统总述

GMC16A型地铁打磨列车分为A1车和A2车两部分。A1车、A2车基本成中心对称结构，两车即可独立运行，又可连挂运行。GMC16A型地铁打磨列车电气控制系统主要分布于A1车和A2车的司机室内，包括行车控制系统，A1、A2端司机室及打磨作业控制系统。它能够实现双向运行、双轨同时打磨、双向往返打磨；顺利消除钢轨波浪型磨耗、钢轨飞边、马鞍型磨耗、焊缝凹陷及鱼鳞裂纹等病害；具有良好可靠性与完善的安全保障措施，且具有对设备自身状态进行检测和故障诊断、报警的功能。

本系统采用多级总线技术。列车级总线采用工业以太网，用以整车数据传输；设备级总线根据执行机构的要求，采用profibus及CAN总线实现设备控制。整个电气系统包括核心微机单元均采用模块化结构设计，便于安装及检修，具有必要的设计冗余。

2　电气控制系统技术研究

GMC16A型地铁打磨车两端均设有功能相同的司机室。通过总结GMC96B型打磨车与边坡清筛车司机室优缺点，结合地铁车辆限界及环境要求进行结构设计。司机室带有减震系统，降低司机室震动，提高司乘人员舒适性；内装借用SBCHP3型边坡车的软包内装方案，用多孔铝板做内装面材，在实际使用效果上完全保证噪音要求，且防火、阻燃，保证乘员安全；采用多面式设计，全角度观察窗结构，保证司机视角可达180°。

司机室是打磨列车行车控制、打磨控制的中心，也是司乘人员工作、休息的主要场所。司机室内包括牵引操纵台、打磨控制操纵台、牵引控制柜、轨廓和波磨检测装置控制柜、行车安全设备柜等主要系统控制部分，以及通风设备、照明设备、空气制动、火灾报警、座椅等生活、安全保障方面的设备。

2.1行车控制系统

GMC16A型地铁打磨列车行车控制系统具有传统打磨列车牵引控制功能的同时，可以实现双端司机室控制权转换、低恒速、车齿箱机构合齿/脱齿、列车运行与打磨作业工况转换等功能。系统采用以太网总线实现列车数据传输。为增加可靠性，通过软件设计使系统在通讯故障情况下仍能正常完成运行与打磨作业。行车控制系统由微机网络控制系统和发电供电控制系统组成。

（1）微机网络控制系统。微机网络控制系统采用贝加莱工业自动化X20系列PLC。X20系统CPU模块能够满足广泛需求，不仅适用于标准的应用，而且能够满足苛刻的应用要求。它具有卓越的性能和强大的处理能力，循环周期可达200μs。整套微机系统由两套硬件组成完全一样的PLC控制系统，分别装在A1车、A2车上。其中，每套PLC控制系统包括1套控制系统主机、1套远程PLC功能模块、1台触摸显示屏。两套PLC控制系统通过交换机进行Ethernet通讯，其构成如图1所示。

该系统根据司机指令通过电磁阀组的控制，完成对走行相关的实时控制、牵引/作业运行的实时控制、牵引/作业工况的时序逻辑控制、冷却风扇控制、供电系统控制、空压机泵风控制及牵引/作业工况下的安全联锁控制等，可对全车各机组设备、系统进行状态检测、监视，并能对出现的故障或异常进行分级报警，同时给出故障现象或原因的文字提示，具有一定的故障处理指导功能。

图1微机网络控制系统

（2）发电供电控制系统。发电供电系统包括发电机、变压变频装置、充电机、外供电源插座、电源插座、断路器、继电器等。发电供电控制系统通过触摸屏上的按钮，控制本车和它车发电机送电、发电机与负载接通、它车给本车供电及外供电控制。

2.2打磨作业控制系统

打磨作业控制系统是整列打磨车的关键，其核心功能是对打磨头旋转角度的连续精确控制，并通过打磨压力的调整实现打磨电机功率的调整，从而对磨削量进行精确控制。同时，还包括气动和液压系统的全面控制，即为气动系统和液压系统提供电信号，以实现打磨小车的电机加压控制、防火板升降、打磨小车锁定、波浪磨耗打磨状态的电机锁定、系统各部件的远程起停及故障报警等功能。此外，设计专用的气动柜与电气柜，将气动、液压、电气部件的控制集成于一套控制系统，具体组成如图2所示。

图2打磨控制系统

打磨作业控制系统具有正线、道岔打磨控制功能，可以实现双端司机室控制正向和逆向打磨、打磨模式自动编组等功能，同时具有记忆打磨、道岔打磨等功能，如图3所示。系统采用以太网总线，实现列车打磨控制数据传输。可进行双车联挂打磨作业，也可在通讯故障情况下单车进行打磨作业。

整个电气系统包括核心微机单元均采用模块化结构设计，便于安装及检修，具有必要的设计冗余。不仅提升打磨车电气系统硬件的响应时间，优化软件系统构架，还提高了打磨车本身的可操作性和精准精确性。微机单元的组成如图4所示。

图3打磨控制系统功能

图4微机单元

3结论

GMC16A型地铁打磨车电气控制系统已成功装车使用。深圳地铁、大连地铁交付用户使用至今以来，性能稳定，效果良好，作业精度与响应时间达到国际先进水平，优于同类型进口车型产品。后续已有三列同类型产品完成出厂验收，两列在造，包括出口阿根廷的一台地铁打磨车。

依照每个城市每条地铁线路配备1～2台16头轨道打磨车估算，国内16头打磨车需求量在100～150台左右。按照国产化可以占领国内50%的市场，参考国外原装产品价格的70%计算，每套产品价格约为600万，那么未来10内累计销售在5.2亿元。GMC16A型地铁打磨车电气控制系统的技术研究不仅拥有巨大的投资利益和发展前景，而且增强了以企业为核心的大型养路机械产品的自主创新能力，扭转了关键部件依赖进口的局面，增强了企业的市场竞争力。

ResearchonElectricControlSystemofGMC16A Type Metro Grinding Train

LI Xiangli
（Beijing Dongfeng Electrical Co.Ltd，Beijing 100072）

This paper briefly introduces the necessity and development prospect of the Metro grinding train.On the basis of digesting and absorbing of GMC96B rail grinding rain，combined with the technical specification requirements of metro rail vehicle，independently developed GMC16A metro trail grinding machine electrical control system，increase grinding train key technology research，expanding the scope of products，improve the operating environment of the subway，promote the development of urbanization in our country.

Metro rail grinding train，electric control system，driving polishing，grinding