于永生，马 林

（大秦铁路股份有限公司科学技术研究所，山西 太原 030013）

引言

在铁路事故救援设备中，液压救援设备凭借简单、实用、快捷等特点被广泛应用于铁路事故救援现场。但是目前相关管理和使用部门难以掌握这些设备的性能是否符合使用要求，如果将存在故障的设备用于救援现场，使用过程中可能会出现无法顶起重物、顶起的重物非正常下落油缸爆裂等危险现象，造成救援时间的延误，或导致二次事故，甚至威胁作业人员的生命安全。针对于这些液压救援设备，外观的机械损伤用肉眼容易判断，但是影响液压性能的液压故障无法直接判别。研制应用铁路液压救援设备性能检测装置可以有效解决上述问题，为铁路救援设备的有效管理和应用提供行之有效的检测依据。

1 系统设计原理与组成

系统测试功能包括液压泵站测试和液压油缸测试两大部分，通过换向阀、截止阀、调压阀等控制液压管路的通断和压力值，使用压力传感器检测测试回路的压力，使用流量传感器检测测试回路的液压油输出流量值，通过模数转换模块将传感器信号实时转换为数字信号，传送给主机系统检测软件，检测软件按相应的转换规则将数据计算为流量、压力、位移数值并存入数据库，供分析和查询。检测过程中，数据显示界面实时显示各测量参数的数值。原理如图1所示。

图1 结构组成原理图

2 实施方案

2.1 液压测试回路设计

泵站检测主要实现泵站的保压性能（密封性能）、工作流量、工作压力及输出功率等参数的检测功能；油缸检测主要实现油缸有杆腔和无杆腔的保压性能（密封性能）参数的检测，利用油缸的检测也可以实现液压油管的性能检测。设计中需要考虑现场使用人员的错误操作，不应对装置和被测泵站产生损坏以及人身安全造成危险。

本设计使用供油模块、压力传感器、截止阀、调压阀、手动换向阀和流量传感器等组成液压泵站检测回路和油缸检测回路。各部件设计参数见表1，泵站检测设计原理如图2所示，油缸检测设计原理如图3所示。

表1 液压泵站测试回路部件设计参数表

图2 泵站测试回路设计原理图

图3 油缸测试回路设计原理图

供油模块设计实现的功能是保证测试回路只能进行单向测试，反向处于畅通状态，防止使用者将进油管和回油管错误连接时高压液压油逆向进入测试回路发生危险。

截止阀设计实现的功能是正向截止、反向畅通。对液压泵站检测时用于切断被测泵站的液压油回路，配合被测泵站的停机控制，实现被测泵站保压参数的检测功能；对油缸检测时用于切断油缸的回油通路，实现油缸有杆腔和无杆腔的保压检测。

调压阀的作用是测试调节回路的压力值，对液压泵站检测时实现等效模拟为被测试泵站加载负载的功能，配合流量传感器可测量泵站在不同压力下的实时流量值,通过软件计算被测泵站在不同压力时的实时输出功率；对油缸检测时用来调整系统向油缸供油的工作压力，配合截止阀的截止功能操作，实现油缸在不同压力下的保压检测。

流量传感器用来测量被测泵站供出液压油的实时流量，由于其工作压力不能超过2 MPa，所以被设计在泵站测试回路的回油口侧，该处工作压力不会超过1 MPa。

压力传感器用于检测测试回路的压力值，由于铁路液压救援设备的额定工作压力不超过63 MPa，所以压力传感器选择的量程为0～80 MPa。

2.2 模数/转换单元设计

模/数转换单元将数据发送给计算机软件系统，本设计中使用了4只压力传感器和1只流量传感器，传感器输出信号均为4～20 mA，所以模/数转换单元需要5个电流信号采集转换通道。本设计中选用中泰研创公司生产的7468B型采集卡，转换分辨率为16位，最大采样速度为100 kHz，工作模式通过软件设定。

2.3 检测软件

检测软件使用Visual C# 2008.net+Access数据库开发，软件包括液压泵站检测、油缸检测、液压油管检测、数据查询与打印、用户管理等模块，具有人性化操作界面和操作提示，在进行检测操作时，操作者可以在界面上看到该步操作的具体方法和步骤，方便使用者对铁路液压救援设备的检测和管理。

3 应用情况

铁路液压救援设备的维护和检测通常是空载运行设备，通过人眼观察压力表及设备外观是否漏油的方式判断设备的性能是否正常。这种传统简易方式难以发现设备在负载情况下的动态性能故障，无法满足目前铁路救援设备管理工作的需要。该检测装置研制成功后，抽取部分铁路救援用液压泵站和油缸进行了检测，检测中发现少数设备存在性能不符合使用要求的情况。本文选取其中一个液压泵站的检测数据进行分析，该被测泵站平时可以正常的驱动油缸，使用者认为可以正常使用。

该泵站技术条件标明其功率是2.2 kW，额定压力是63 MPa，6 MPa时输出流量为6 L/min，63 MPa压力时输出流量为1.1 L/min。使用铁路救援设备液压性能检测装置对其进行检测，测试结果如图4所示，可以看出这个泵站的最大输出工作压力是56 MPa，最大输出功率是1.2 kW，高、低压供出最大流量是0.9 L/min和3.2 L/min，这表明该泵站的输出驱动能力不足，未达到其技术标准；在保压时间设为300 s保压检测中，检测初始值为56 MPa，300 s后压降为25 MPa。通过这个检测说明泵站的保压密封性能不良，在驱动大负载油缸时，油缸起升到位，泵站供油手柄转至中位后，由于其超高压状态保压能力不足，会导致油缸顶起的重物下落，如在救援现场应用，存在很大的安全风险。

4 结语

铁路事故救援设备的工作性能直接影响事故救援现场的工作效率和作业安全，其使用、管理者必须保证这些设备处于良好的使用状态。铁路救援设备液压性能检测装置针对铁路液压救援设备的技术标准和实际工作情况，设计针对性强、适用高效的检测项目，能够可靠检测液压救援设备的重要性能参数，为设备使用管理部门提供设备工作状态依据，从而可有效避免将坏损的液压救援设备用于救援现场，提高铁路液压救援设备使用效率和维护工作质量。

图4 液压泵站的检测时的软件界面