赵军军

（中铁一局城轨公司，江苏无锡 214104）

0 引言

双轨梁系统作为地铁盾构的起重运输设备，主要将盾构管片从一号台车运输至喂片机，衔接拼装机的管片拼装工作。海瑞克盾构机的双轨梁系统两侧均配置有提升装置和行走装置，其提升电机和行走电机均配置有刹车模块，两者型号各异，不可通用。若此刹车模块损坏，国内并没有专门的生产厂家，只有采购昂贵的原装配件。市场上行走、提升电机刹车模块单价均在2000 元人民币左右，且供货周期长，给使用项目部带来一定的采购困难，严重影响施工工期。

1 提升和行走通用模块研究

提升和行走的通用刹车模块，包括壳体和设置在壳体内的刹车控制电路（图1）。刹车控制电路包括用于在提升电机或行走电机处于高速运转状态时，为刹车线圈提供脉动直流电压的第1 半波降压整流电路，以及用于在提升电机或行走电机处于低速运转状态时为刹车线圈提供脉动直流电压的第2 半波降压整流电路；第1 半波降压整流电路包括快速恢复二极管D1 和D2，D1 的阳极为整流电路的电压输入端IN1，D2 的阳极与D1 的阴极连接，D2 的阴极与刹车线圈的一端连接；第2 半波降压整流电路包括快速恢复二极管D5 和D6，D5 的阳极为整流电路的电压输入端IN2，D6 的阳极与D5 的阴极连接，D6 的阴极与刹车线圈的一端连接；刹车线圈的另一端通过导线引出且将引出导线作为第1、第2半波降压整流电路的公用线L。

刹车控制电路还包括滤波电路，滤波电路包括串联后接在D1 的阳极与第1、第2 半波降压整流电路的公用线L 之间的电容C1 和电容C2，以及串联后接在D5 的阳极与公用线L 之间的电容C4 和电容C3。电容C1、电容C2、电容C3 和电容C4 主要用于吸收刹车控制电路中的峰值电压，滤掉刹车控制电路的100 kHz 的高频干扰因素，使后面的电压波形更干净。

图1 提升和行走的通用刹车模块原理

刹车控制电路还包括刹车线圈保护电路，保护电路包括稳压二极管D3 和D4，D3 的阳极与公用线L 连接，D4 的阳极与D3 的阴极连接，D4 的阴极与刹车线圈的一端连接。电路4 还包括串联的电容C7 和C8，C7 和C8 串联后的连接端与D4 的阳极连接，C7 和C8 串联后C7 的一端与D3 的阳极连接，C7和C8 串联后C8 的一端与D4 的阴极连接。C7 和C8 均为高频电容。通过设置C7 和C8，能够在正半周时让稳压二极管D3和D4 快速响应，提高因瞬时功率而产生的损耗，同时又减少了因正半周时的尖峰冲击导致的连续损伤的加速电路，能够保护D3 和D4。

第1 半波降压整流电路还包括串联的电容C5 和C6，C5 和C6 串联后的连接端与D2 的阳极连接，C5 和C6 串联后C5 的一端与D1 的阳极连接，C5 和C6 串联后C6 的一端与D2 的阴极连接。C5 和C6 均为高频电容。通过设置C5 和C6，能够在正半周时让D1 和D2 快速响应，提高因瞬时功率而产生的损耗，同时又减少了因正半周时的尖峰冲击导致的连续损伤的加速电路，能够保护D1 和D2。

第2 半波降压整流电路还包括串联的电容C9 和C10，C9和C10 串联后的连接端与D6 的阳极连接，C9 和C10 串联后C9 的一端与D5 的阳极连接，C9 和C10 串联后C10 的一端与D6 的阴极连接。C9 和C10 均为高频电容。通过设置C9 和C10，能够在正半周时让D5 和D6 快速响应，提高因瞬时功率而产生的损耗，同时又减少了因正半周时的尖峰冲击导致的连续损伤的加速电路，能够保护D5 和D6。

2 提升和行走的通用刹车模块应用及效果检查

使用时，电压输入端IN1 和电压输入端IN2 均与提升电机或行走电机的供电电路的正极连接，公用线L 与提升电机或行走电机的供电电路的负极连接。当提升电机或行走电机处于高速运转状态时，对快速恢复二极管D1 和快速恢复二极管D2 加正向电压使速恢复二极管D1 和快速恢复二极管D2 导通，电流经过快速恢复二极管D1 和快速恢复二极管D2，输出脉动直流电压到刹车线圈，刹车线圈产生磁力使刹车处于打开状态，电流回到公用线L，当提升电机或行走电机处于低速运转状态时，对快速恢复二极管D5 和快速恢复二极管D6 加正向电压使快速恢复二极管D5 和快速恢复二极管D6 导通，电流经过快速恢复二极管D5 和快速恢复二极管D6 输出脉动的直流电压到刹车线圈，刹车线圈产生磁力使刹车处于打开状态，电流回到公用线L。

另外，当刹车控制电路中电压＜200 V 时，稳压二极管D3和D4 处于截止状态；当刹车控制电路中电压＞200 V 时，D3 和D4 处于导通状态，起到了保护刹车线圈作用。

提升电机处于高速运转状态时的转速为2820 r/min，提升速度为6.3 m/min；提升电机处于低速运转状态时的转速为710 r/min，提升速度为1.5 m/min。行走电机处于高速运转状态时的转速为2750 r/min，行走速度为25 m/min；行走电机处于低速运转状态时的转速为420 r/min，行走速度为4 m/min。

3 总结

提升和行走的通用刹车模块结构简单，设计合理，实现方便；能够在盾构机行走电机和提升电机间通用，有效减少了施工项目部库房备件的数量和种类。通用刹车模块相比现有技术，减少了一个交流接触器，降低了故障率。在实际施工现场，环境条件较恶劣，交流接触器的触点经常性接触不良，容易缺相，烧毁电机和刹车线圈。双轨梁的多芯电缆易损坏，主要由于多芯电缆一直在运动且单芯的电压较高，使用通用刹车模块能够减少使用芯数，增加备用芯，利于更换损坏芯。同时，提升和行走的通用刹车模块成本为几十元人民币，极大降低了刹车装置的成本。