光轴制动器分享缆车轨道制动器液压系统原理及故障案例分析

光轴制动器分享缆车轨道制动器液压系统原理及故障案例分析

摘 要：客运地面缆车的轨道制动器系统是重要的安全附件，它包括控制电路、液压系统和轨道制动器三大部分。本文以百岁宫缆车为例，对其中的液压系统的结构和工作原理进行全面分析，并列举了两个故障案例，供索道同行参考。

一、概述

九华山百岁宫客运地面缆车坐落于中国四大佛教名山之一的九华山风景区，缆车下起祗园寺，上至千年古寺百岁宫，线路全长452米，上下高差223 米，车厢载客量为38+1 人，运行速度为05 米/ 秒。全套设备从奥地利吉拉克·克拉文达公司引进，为国内第一条具有世界一流水准的地面缆车系统。光轴制动器

每个缆车车厢配轩有一套独立的液压系统，用于控制两台轨道制动器的开闸和落闸。液压系统的正常工作是缆车安全运行的重要保证，因此要求技术人员要系统掌握其结构和工作原理。

二、车厢液压系统工作原理

百岁宫缆车车厢轨道制动器液压系统图见附图，现对其结构原理分析如下：

1. 主要零部件及功能

（1）电动泵003：用于液压系统自动补压；

（2）手动泵040：用于打开处于落闸状态的轨道制动器，另外在电动泵损坏后可应急用于系统补压；

（3）压力表45.1：安装在车厢操作台上，供司乘人员对系统压力进行监控；

（4）压力开关26.1 和26.2：分别为油压下限（145Bar）和上限（170Bar）开关，为电动泵控制电路提供油泵启动和停止信号；

（5）蓄能器006：用于保持系统压力稳定，避免电动泵频繁工作；光轴制动器

（6）溢流阀007：用于系统过压保护；

（7）电磁换向阀25.1 和25.2：也为冗余配置，受控于落闸控制电路，任一只得电吸合时将引发轨道制动器落闸事件；

（8）机械换向阀10.1 和10.2：分别受控于平衡索和牵引索松绳检测装置，任一只动作时也均会引发轨道制动器落闸事件；

（9）电磁阀向阀25.3：在电动泵启动时短时吸合，避免电动泵带载启动；

（10）闸阀050：安装在车厢操作台上，司乘人员在紧急情况下可通过操作阀上的手柄使轨道制动器落闸；光轴制动器

（11）插装阀23.1 和23.2：为控制元件，形成冗余配置，当任一只阀的控制端压力降低、造成该阀动作时，会造成轨道制动器油缸和系统压力迅速降为零，轨道制动器落闸抱轨。插装阀（图1）是由插入元件、控制盖板、通道块三大部分组成。插入元件有阀芯、阀套、弹簧和密封件组成；控制盖板上根据插装阀的不同控制功能，安装有相应的先导控制级元件；通道块既是嵌入插入元件及安装控制盖板的基础阀体，又是主油路和控制油路的连通体。插装阀是另一类液压控制阀的统称。其基本核心元件是一种液控型、单控制口的装于油路主级中的两通液阻单元（故又称二通插装阀）。将一个或若干个插入元件进行不同的组合，并配以相应的先导控制级，可以组成插装阀的各种控制功能单元，如方向控制功能单元、压力控制单元、流量控制单元、复合控制功能单元。插装阀具有以下特点：内阻小，适宜大流量工作；阀口多数采用锥面密封，因而泄漏小，对于乳化液等地粘度的工作介质也适宜，结构简单、工作可靠、标准化程度高；对于大流量、高压力、较复杂的液压系统可以显著的减小尺寸和重量。

2. 轨道制动器打开步骤

当轨道制动器处于落闸时，检测制动器位置的限位开关被触发，控制电路使电动泵回路处于闭锁状态，不会启动。因此，要打开轨道制动器，需按下列步骤操作：光轴制动器

（1）确认电路落闸电路已复位（电磁阀25.1 和25.2 释放）、松绳检测装置正常（机械换向阀10.1和10.2 释放）且操作台上的手动落闸手柄处于正常位置（闸阀050 关闭）；

（2）通过手动泵打压，此时插装阀在复位弹簧作用下关闭了回油通道，系统油压将会不断上升，当油缸拉杆上的接力大于碟簧弹力时，碟簧被压缩，轨道制动器闸靴向打开方向移动；

（3）当系统油压达到140Bar 左右时，轨道制动器将完全打开，同时其限位开关复位；

（4）电动泵控制回路检测到系统油压尚低于下限（系统调试时要确保油压下限开关26.1 的设置值高于轨道制动完全打开时的压力值），因此会启动电动泵进行系统补压；

（5）在系统油泵达到170Bar、油压上限开关26.2 动作后，电动泵停止运行。光轴制动器

3. 系统保压和补压原理

由于缆车正常运行过程中，轨道制动器一直处于打开状态，也即液压系统压力要维持在制动器打开压力之上。为此系统一是配置了储能器008，延长液压系统保压时间；二是油泵上下限开关、电动油泵和控制电路组成自动补压系统，使系统油压不会低于下限；三是配置了溢流阀007，用于系统过压保护。由于油泵的电机为直流电机，功率很大，而电源为缆车车厢蓄电池，因此对系统密封性要求较高，要尽量避免系统内漏而导致保压时间短，电机频繁启动可能会造成车厢蓄电池亏电，影响缆车安全运营，另外，系统还配置了电磁换向阀25.3，该阀在电机每次启动的同时吸合约3 秒时间，使油泵出油端通过该阀直接回油，避免了油泵带负载启动，减小启动电流。光轴制动器

4. 轨道制动器落闸控制

制动器落闸控制均是使插装阀25.1 和25.2 控制端油压降低，插装阀动作后合系统主油路与回油油路相通，轨道制动器油缸卸压，制动靴在碟簧弹力作用下抱轨制动。通过分别调节截流阀30.1、30.2 可调节落闸时间。下述方式均会导致插装阀控制端油压下降：

（1）通过电磁换向阀控制

当发生下列事件时，FUA 落闸控制电路根据车厢运行方向，立即（车厢下行）或延时（车厢上行）发出落闸信号，电磁换向阀25.1 和25.2 均得电吸合，插装阀控制端油位下降：一是司乘人员按下操作台上的轨道制动器落闸按钮；二是车厢超速20%；三是松绳检测装置限位开关动作。在轨道制动器落闸后，电磁换向阀仍保持在吸合状态，需通过复位按钮才可使其释放。光轴制动器

（2）通过机械换向阀控制

当发生断绳或钢丝绳松弛事故时，松绳检测装置上的机械换向阀10.1 和10.2 被触发，插装阀控制端油位下降。其实此时松绳检测装置上的限位开关动作也会导致电磁换向阀25.1 和25.2 应为得电，配置机械换向阀是为了进一步提高安全性。

（3）司乘人员扳动手动落闸闸阀050 的手柄。

三、故障案例介绍

由于车厢轨道制动器液压系统安装在车厢底部，相当于工作在室外，同时车厢运行中存在摇摆和振动，工作环境相对比较恶劣。另外，由于在正常运行过程中，轨道制动器一处于打开状态，动作极少。因此要认真做好该设备的日常维护和定期测试工作，确定其工况良好，动作正常。缆车运营以来，轨道制动器液压系统也曾发生过一些故障，现简要介绍如下：

1.1# 车轨道制动器液压系统补压时间过长

故障描述：发现1# 车在系统补压时，电机工作时间明显比2# 车长20 秒左右。

故障分析：因抱轨器能够打开，且打开后工作无异常，因此液压缸、插装阀、控制油路正常；因液压系统保压时间无明显变化，故蓄能器、溢流阀正常。因此问题可能是电动泵排量变小或电磁阀25.3 内漏。

处理措施：更换电磁阀25.3，系统恢复正常。对换下的电磁阀进行拆检，发现电磁阀阀芯卡死，阀体机械传动拨杆受潮生锈。光轴制动器

2.2# 车轨道制动器液压系统补压时电机连续运行

故障描述：2# 车轨道制动液压系统液压泵在一次补压过程连续工作，不能自动停止，观察压力表显示系统油压约为170bar。

故障分析：出现电动泵连续运行的故障，如不考虑控制电路故障，则有两种可能，一是上限压力开关损坏，在油压达到上限时未向控制电路发出动作信号，此时电动泵继续运行，油压上升到溢流阀设置压力后，溢流阀动作，防止系统过压；二是溢流阀故障或设置不正确，导致动作压力低于上限压力开关设置值。根据故障现象，应为溢流阀故障。

处理措施：因故障发生时车厢位于站内，为防止轨道制动器电机长时间工作过执损坏，司乘人员操作落闸按钮，使轨道制动器落闸，电动泵停止运行。维护人员对系统进行检查后未发现明显异常后，再次打开轨道制动器，发现电动泵工作恢复正常；后进行几次开闸和落闸试验，工作均正常，怀疑是溢流阀可能当时卡有杂物颗粒，在颗粒冲去又恢复正常，属短时失效。因决定暂不更换该溢流阀，如下次再发生此故障，则更换溢流阀。

四、结语

液压系统具有易于操作，安装简便，易于实现保护和自动控制等优点。本文是我们对进口地面缆车车厢液压系统的理解，对地面缆车车厢液压系统出现的故障的分析，作为特种设备的维护人员只有通过对设备的深入了解，来提高我们自身的技术水平。

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