刘争辉

(中机精密成形产业技术研究院（安徽）股份有限公司，安徽 芜湖241004)

0 引言

黄山位于安徽省南部，是世界名山、世界文化和自然双重遗产、国家级风景名胜区。西海大峡谷观光缆车是供游客乘坐观光的载具，是比较特殊的一种民用工业设备，因为它强调高可靠性和绝对安全性。该设备是集机械、液压、电气、电子和计算机于一体，实时在线监控，由操作人员实时跟踪电脑中的参数变化，该套设备配置了专家故障诊断系统，发生故障时可以指出故障发生点。该套设备由奥地利Doppelmayr（多贝玛雅）公司设计、制造。

1 设备液压原理分析

该设备液压原理如图1所示，执行元件有两部分：一部分是安全制动器（1个刹车油缸，1个大刹车盘）；另一部分是两组工作制动器（每组工作制动器设有2个油缸，共用1个刹车盘）。它们共同特点是单作用油缸，无杆腔受弹簧推动，即弹簧制动。钢缆（索道）正常运行情况下油缸的有杆腔有压力使弹簧压缩（即制动器松开），停止运行时制动器制动（即弹簧松开）。当有杆腔进油时制动器松开。实际上这个液压系统就是通过控制油缸活塞来有效推动弹簧松开、压缩。

图1中，有左、中、右3块控制油路板，左边和右边油路板上安装一些控制元件，左右两边安装的两块阀块（左边阀块为阀块1，右边阀块为阀块2）功能相同。设计思想是一个开动，另一个备用。从图中看出管路是在用阀块1工作，目前安全制动器和4个工作制动器的有杆腔均与油箱相通（即无压力），所以此时制动器均处于制动状态。

中间一块小油路板上安装4个手动转换开关。

从图3中可以看出元器件的实物安装状态，左、右两油路板上安装的元件完全相同。中间偏下的那块小阀块（靠近两电动机）上安装4个转换开关。

若缆车索道停止运行，制动器立即制动空中回转轮（安全制动器）和变速箱连接的飞轮（工作制动器），如图2所示。所以白天索道在工作时，刹车盘一定是松开的。对观光缆车而言，因为它需要上、下游客，所以它是间歇式工作。故制动器需经常松开和抱紧（即制动）。

1）安全制动器抱紧（制动）时，处于停车状态。

对于回油路，先看安全制动器（空中回转轮刹车装置）有杆腔油路连通状况：安全有杆腔→126→125→111→到中间转换开关79（小阀块上）→159→HA→转换开关81（大阀块上）→A5→A3→二位四通电磁阀34A口→T口→44→114→油箱。此时弹簧推动活塞向左运动制动空中回转轮。

若电磁阀34动作失灵，还可以通过大阀块上82转换开关反向（向左）扳动后使安全制动器油缸有杆腔（与油箱接通）卸压，便可立即制动，以确保缆车安全紧急停车。这种设计确保系统回油路工作安全、可靠。

2）安全制动器松开时，缆车运行。先看安全制动器油路连通的状况：33电磁阀和34电磁阀得电。

进油路a：油泵20→高压管路滤油器59→单向阀42→右位33（得电）→P3→元件A单向阀52→右位34→A3→A5→转换开关81（左边大阀块上的）→HA→SB→159→SB1→转换开关79（中间小阀块）→111→125→126→安全制动器有杆腔→安全制动器松开。

进油路b：蓄能器91→164→S2→阻尼孔58→单向阀42左端→电磁阀33[2]右位→P3→元件A单向阀52→右位34→A3→A5→转换开关81（左边大阀块上的）→HA→SB→159 →SB1 →转 换开关79（中间小阀块）→111→125→126 →安全制动器有杆腔→安全制动器松开。

图1 制动液压系统原理图

进油路c：173油泵（如图3）→178→85（小阀块上的转换开关扳到图示的右位）→186 →P3→45下端46上端→45上端→电磁阀33[2]右位→P3→元件A单向阀52→右位34→A3→A5→转换开关81（左边大阀块上的扳到图示的右位）→HA →SB →159 →SB1→转换开关79扳到图示的右位（中间小阀块）→111→125→126→安全制动器有杆腔→制动器松开。

从上述进油路径可以看出，安全制动器松开时，可由油泵20、油泵173和蓄能器91三路油源共同供油，以确保安全制动器动作迅速可靠。即使有某一路油源出现意外不能供油,也不影响安全制动器有效工作。这种设计能确保系统工作安全、可靠。

安全制动器制动时蓄能器91吸收压力能量。注意，当蓄能器需要拆卸、维修时，图1中的元件38可接通，便能很容易地将蓄能器中的油液排入油箱，这种设计科学、合理。

3）工作制动器抱紧时，回油路走向：4个工作制动器有杆腔→124→110→BB→小阀块78上转换开关→BB1→161→PB2→A4→转换开关80→三通比例减压阀31的A、T接通→T1.1→119→油箱。此时两组油缸中的弹簧推动活塞制动与变速箱连接的飞轮（即工作制动器）。

在上述的工作油路中，即使三通比例减压阀失灵，弹簧始终推动保证A、T也能接通。故此通路万无一失，安全、可靠。

4）工作制动器松开时，电磁阀32、比例三通减压阀31得电[1-2]。

进油路a：油泵20→压管路滤油器59→单向阀41→P1→电磁换向阀32右位→A1→PR→比例三通减压阀31吸合（P→A）→大阀块转换开关80→161→中间小阀→BB1→转换开关78→BB→110→124→工作制动器有杆腔→工作制动器松开。

进油路b：蓄能器90→129→S1→阻尼孔49→单向阀41上端→P1→电磁换向阀32 右位→A1→PR→比例三通减压阀31吸合（P→A）→大阀块转换开关80→161→中间小阀→BB1→转换开关78→BB→110→124→工作制动器有杆腔→工作制动器松开。

图2 与变速箱连接的两个飞轮

图3 制动液压系统泵站实物图

上述路径表明，制动器脱开时由油泵20和蓄能器90两路油源供油，以确保安全制动器动作迅速可靠。即使有某一路油源出现意外不能供油, 也不影响安全制动器有效工作；这里使用比例三通减压阀31在不同给定电压时能输出不同液压力，在给定电压时能输出恒定液压力，起稳压作用,此处采用电液比例控制恰到好处，这种设计使参数调节灵活，能确保系统工作安全、可靠。

工作制动器制动时蓄能器90吸收压力能，当蓄能器需要拆卸、维修时，图1中的元件38可接通，便能很容易将蓄能器90中的油液排入油箱，这种设计科学合理。

工作制动器松开时，正常情况下油泵173不参加工作，因为此时大阀块上80转换开关与油泵173供油路断开。如果电磁阀32、比例三通减压阀31得电失灵时，或油泵20出故障，就可启用油泵173供油，则把转换开关80操纵杆扳到另一位置（左位），这种设计能确保系统工作安全、可靠。

这里要强调的是，制动时安全制动器和工作制动器同时制动；松开时，安全制动器和工作制动器同时松开。这样设计本身就增加了安全保险，万一这些制动器中某一个出现了问题，其它制动器仍然能够保障安全可靠。

图1中的手动油泵（如图5）在正常有电的情况下是不工作的。若出现突然停电，或者两个电动油泵出故障，或电动机出现故障，上述的两类制动器都处于安全制动状态，即游客处于安全状态，但是游客并没有到达下客的位置，有的处于半路途中，长时间容易造成游客恐慌，此时启用手动油泵工作，手动油泵工作前（如图1）将小阀块上的86号操纵杆扳到右位（即图1中的位置），同时将大阀块上的80号操纵杆扳到右位（即图虚线位置），81号操纵杆扳到左位（即图1虚线位置）。这样手动泵就可以对安全制动器和工作制动器供油了。这时不需要4个电磁阀工作（因为停电）。

其供油路连通路线为：手动泵24→小阀板86右位→

图4 制动液压系统控制阀实物图

图5 手动油泵

从上面的油路可看出，手动泵并不需要长时间连续工作，因为单向阀47、单向阀48自锁，只要达到规定压力后手动油泵即可停止泵油。

如果想要两类制动器再进行制动，则将大阀块上的80号操纵杆扳到左位（即图1中实线位置），81号操纵杆扳到右位（即图1中实线位置）即可。

手动泵[2]工作的目的是将处在中途停电的缆车（游客）运送到位，或维修调试时使用。突然停电时，蓄能器闭锁不对两类制动器供油，这样使设备更加安全可靠，可以应对各种意外情况。

2 结语

综上所述，以确保游客的安全，该液压设备可应对如下突发情形：

1）游客乘坐缆车尽兴游玩中突然停电，虽然游览线上有多个缆车，也能确保所有缆车及时停车。这是靠两类制动器的安全制动效能来实现。但是游客并没有到达下客的位置，有的处于半路途中，为了让游客继续行程，还需要一套停电紧急驱动系统，及时启动柴油发电机供电，让液压系统继续工作，以保障游客继续游玩。

2）若液压控制阀突发故障，文中所述有左、右两块油路板及时启用另一块油路板上的控制阀，扳动几个手柄，在几十秒内即可完成切换，从而保证设备继续可靠运行。

3）如果电动油泵突发故障，立即启用手动油泵工作，可以满足工作要求。以确保游客回到原点安全位置。