公铁两用牵引车液压传动及控制设计

公铁两用牵引车，既可以像一般的牵引车一样，在公路上运行，又可以在标准轨距的铁路上运行，像机车一样进行牵引作业。同机车相比，该车具有机动、灵活的特点，转线作业可以不经过道岔、掉头时无需转盘或三角线、平时不需要占用轨道，投资少、利用效率高且维护保养费用低。该车型特别适用于在铁路站段、港口码头、工矿企业、大中型货场、专用仓库等有专用线路的场所进行调车牵引作业。公铁两用牵引车在重型公路牵引车的基础上，通过加装铁路货车车钩、铁路轨道导向轮装置、必要的配重和液压控制系统改造而来的。在铁路上运行时，橡胶轮与钢轨摩擦产生驱动力，钢轮卡在轨道上起导向作用，使车辆可以沿着轨道运行。

一、液压控制系统简介
液压系统是牵引车的关键组成部分。牵引车液压控制系统分为导向轮装置液压控制系统和转向液压控制系统，如图1所示。

二、导向轮装置装置液压控制系统
2．1 导向装置机构工作原理
牵引车在铁路上运行时，导向轮装置降落到钢轨上，并保持对钢轨施加一个基本恒定的作用力，，确保其在铁路上安全运行。该力大小由油缸活塞面积Js与液压系统的供油压力p决定的。同时，司机的方向盘转向系统失效，车辆的运行方向只能沿着轨道方向，由导向钢轮控制。牵引车需要在公路上运行时，前后导向轮装置离开轨道升起到安全位置并保持在该位置不随外力作用而降落。同时，司机的方向盘转向系统恢复功能，车辆的运行方向由前轮的摆动角度控制。如图2、图3所示，通过液压油缸的伸缩动作，实现控制牵引车前后导向轮的提升、下降、静压支撑运行的动作，使牵引车方便的实现公路、铁路运行的灵活转换。

2．2 导向装置液压工作原理
如图4所示，导向支撑装置的液压控制系统由液压泵1、回油过滤器2、安全阀3(两个，分为3—1、3—2，以下同)、卸荷溢流阀4、截止阀5、电磁换向阀6、蓄能器7、单向节流阀8、液控单向阀9、油缸10、测试阀11、液压油箱l2等元器件组成。


1) 铁路运行工况阀6为二位四通电磁换向阀，阀芯带机械定位，具有记忆功能。牵引车上次作业为铁路工况时，启车后直接进入工况；若上次停机为公路运行工况，牵引车刚进入轨道后，司机按动一下电控按钮，阀6换向至图示位置。液压泵从油箱吸油，经阀6进入油缸l0无杆腔，油缸10有杆腔液压油经液控单向阀9和单向节流阀8、回油过滤器2流回油箱，完成一个工作循环。油缸活塞杆逐渐伸出，到达支撑位置后齿轮泵经截止阀5向蓄能器供油，使蓄能器压力升高，达到卸荷阀4的设定值后，卸荷阀4打开，液压泵供给的液压油经回油过滤器2流回油箱；由蓄能器4向液压缸1O的无杆腔提供定值压力，保持导向轮对钢轨支撑作用力的恒定。通过调节单向节流阀8的阀口大小，可以控制活塞杆的伸出速度，使油缸活塞杆平稳伸出，起平衡负载的作用。

2) 公路运行工况司机通过按动电气按钮，阀6换向。蓄能器7保压结束，液压泵1再次向阀6供油，经液控单向阀9进入油缸有杆腔。无杆腔液压油流回油箱l2，活塞杆逐渐回缩，回缩到位后，蓄能器7压力升高到卸荷阀设定压力后并保持压力，液压泵卸荷。液控单向阀9封闭油缸1O有杆腔的液压油，保证活塞杆不会在外力作用下被动伸出，确保导向轮保持在升起位置。

三、转向装置液压工作原理
通过转向阀控制液压油缸，驱动前橡胶轮摆动，使牵引车在公路上行走时可以利用方向盘正常转向。如图5所示，在转向油缸的左右两腔分别设置液控单向阀2，并设置一个电磁阀1控制液控单向阀2的开启与关闭状态，实现公路运行时方向盘有转向功能，铁路运行时方向盘失去转向功能。

该电磁阀是二位四通换向阀，阀芯带机械定位功能。该阀与导向装置中的换向阀联动，即司机选择铁路工况还是公路工况时，导向装置系统与转向控制系统同时切换到需要的工作状态。

四、液压控制系统的特点
公铁两用牵引车液压系统使用了某品牌的标准液压元件产品，质量可靠、标准化程度高，液压管路全部使用卡套式管接头，系统清洁度高且管路安装方便。

利用蓄能器保压和卸荷阀卸荷，使液压泵长时间处于低功率状态工作，节能环保。相比平衡阀，本系统中利用单向节流阀既实现平衡负载的功能，又简化了管路设计且节约成本。

五、结论
本研究于2013年5月完成首台牵引车的样车试制，7月完成各项性能试验，经实践证明，液压控制系统较好的完成各项动作任务，实现了设计要求。

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