紧急驱动液压控制原理解析
沈仁军
摘要：紧急驱动系统是客运索道备用的应急驱动系统，掌握其工作原理必须将电气与液压控制结合起来分析，根据系统操作步骤，动态地分析系统伺服控制压力变化从而掌握系统各液压元件的工作流程，有助于全面深入理解系统的整体工作原理，提高日常工作中紧急驱动液压系统故障的分析判断，
关键词：紧急驱动 伺服控制 电液结合
紧急驱动系统作为客运索道备用应急驱动系统，一旦索道出现停电或短时无法修复故障导致主驱动无法正常运行时，应立即启动紧急驱动将线路游客及时运回到站内。虽然紧急驱动系统在整个索道设备中所占比例不大，但其应急的特殊重要性不言而喻。通过液压结合电气进行分析，深入理解其工作原理及控制流程，有助于对紧急驱动系统的实际操作及故障的分析判断，制定出科学合理的维护计划，保障紧急驱动系统随时处于良好状态，以备不时之需。
由于欧洲标准出台新规定要求紧急驱动时制动器自动打开，Doppelmayr索道的紧急驱动系统在2004年以后将制动液压站和紧急驱动系统集成一体，以实现制动器在紧急驱动时自动打开。2004年以前紧急驱动系统和制动液压站采用分开的配置方式，虽然在后期也有改进，但大体结构和原理基本一致。参考了泰山桃花源索道操作手册和中天门索道操作手册，外方所提供资料对于液压部分工作原理介绍相对简单，尤其是紧急驱动系统只提供了原理图及元件明显，没有对工作原理进行说明。在此以泰山桃花源索道紧急驱动系统液压部分为例，分析该类型紧急驱动系统液压工作原理，介绍其操作及维护的一些问题总结。水平有限，还望指正。
桃花源索道是90年代初国内最早引进的Doppelmayr索道设备之一，其紧急驱动系统采用柴油机动力驱动液压马达实现索道紧急驱动。（原理图见图一）柴油机型号：DEUTZ B/FL 413 FR/FRC,紧急驱动型号：DEUTZ F6L 413 FR。
一、
主要液压元件及功能
参考图一中液压单元5和8在操作手册比较笼统地称为柱塞液压泵和集成阀 块，也没有对其控制原理及功能进行介绍，理解起来相对困难。其实件5和件8均由液压阀块和若干液压元件组成的集成液压单元。件5主要由阀块、先导液控三位四通滑阀（14）、电磁比例阀（15）、变量双向柱塞泵（16）、单向定量泵组成，其主要功能实现紧急驱动液压动力提供，方向及速度控制。件8主要包括三个差动溢流阀和一个液控三位三通滑阀组成，其主要功能是在紧急驱动时为液压马达提供润滑及散热功能。件13是一个两位四通电磁换向阀在此也被称为零位阀，其主要功能是实现自动控制紧急驱动系统停止工作。 二、
紧急驱动过程分析
步骤1：柴油机启动，紧急驱动系统未复位。
当柴油机启动，紧急驱动控制系统未复位时，速度旋钮处于零位，此时零位 阀（件13）线圈没能得电，油路处于导通状态（见图一），先导液控三位四通滑阀（14）和电磁比例阀（15）也处于中间位。先导液控三位四通滑阀（14）和柱塞泵控制油路两端等压，同时参考图一中蓝色线条可以看到阀（14）两端和柱塞泵控制油路均连通至油箱，此时伺服油路中没有压力，柱塞泵不会有压力输出。定量泵提供的先导压力（橙色线条）在14和15阀被阻隔，如果压力高于一旁的溢流阀值则多余的油量流回到油箱。
步骤2：紧急驱动系统复位。
柴油机预热后，对紧急驱动控制系统复位，所有红灯熄灭，查阅电气图纸可知停车电路复位后零位阀（13）线圈得电换向（如图二所示），此时A-P、B-T之间不通，柱塞泵和滑阀（14）两端的液控油路不再连通。此时系统准备好，可以通过调节速度旋钮启动液压马达。
三、
启动过程
举例：电控正向启动方式
按照程序，按住预备启动按钮，顺时针旋转速度旋钮，电控系统中的放大器 （10A1）将根据速度旋钮给定值提供比例阀线圈相应的电压实现控制比例阀动作方向以及阀口的位移量也即控制先导油路的压力。参考图二所示，定量泵（17）提供的先导压力（橙色线代表先导压力）通过比例阀（15）到达先导液控三位四通滑阀（14）左侧，推动左侧阀位右移（参考图二）使油路导通。阀口位移量根据阀（15）所提供先导压力大小决定。阀（14）打开后，由定量泵(17)提供的先导压力通过阀（14）加注到柱塞泵（16）的伺服控制，并经过阀（14）流回到油箱，其压力大小由阀（14）阀口位移量决定。此时变量柱塞泵(16)在正向伺服压力控制下输出相应的工作压力，油管（A）输出高压推动液压马达（10/11）驱动索道经油管（B）流回，从而实现索道紧急驱动。
同样的原理可以分析电控反向驱动以及手动驱动方式。分析比例阀或操作手柄如何控制滑阀（14）并实现控制变量柱塞泵（16），分析伺服先导压力的建立以及油路的流向。
四、 紧急驱动的停止
正常情况下，在紧急驱动完成后，通过紧急驱动控制柜上的速度旋钮调回零 位实现驱动停止，其工作过程是控制比例阀（15）使阀位回到中间位，阀（14）被切断先导压力其阀位也恢复到中间位，进而切断柱塞泵（16）伺服控制压力使柱塞泵停止工作。也即回复到上述步骤2状态。
桃花源索道紧急驱动在电控方式下启动下如果因为紧急停车回路故障或支架脱索故障，紧急驱动系统会自动停车。自动停车主要包括工作制动器落闸和紧急驱动的停止。参考下图三所示，一旦停车回路断开，控制制动系统换向阀5Y1和紧急驱动系统零位阀5Y2（13）线圈失电，工作制动器泄压落闸，零位阀处于导通状态，导致先导液压控制滑阀和柱塞泵伺服油路两端压力趋于平衡，从而使柱塞泵停止工作，紧急驱动停止下来。
五、
液压马达的润滑和散热
液压马达在将液压能量转换为机械能量过程中会产生热量，同时为了减小机 械磨损，液压马达也需要润滑。油液压单元8（见图一圆圈部分）主要功能利用主油路的压差完成对液压马达的润滑和散热。在此以正向驱动为例分析其工作原理。
由图四所示，正向驱动时A管为柱塞泵输出即高压输出，B管为回油管即低压回油，液控三位三通滑阀连通A管侧的压力高，因此上面的阀位被推至中间位，导致B管油路与12bar的溢流阀连通，B管回油压力是高于12bar的，因此部分主油路部分回油通过12bar的溢流阀溢出先后经过径向和轴向液压马达回流到液压单元（5）阀体的L1口，并最终通过连接到阀体的散热器散热后流回油箱。液压油经过液压马达时带走热量并润滑机械结构。同样的原理可以分析反向工作时润滑油路的走向。
液压系统对于索道整个系统而言所占比例不大，但是制动、张紧、紧急驱动都是索道的重要组成部分。由于其故障率低，维修经验少，所以对其了解和掌握也相对薄弱。我的个人体会是液压工作原理的掌握有助于故障的诊断分析，要想深入掌握液压设备还必须对照设备实物结合电气原理图去解析控制流程和设备工作机理，在实践上加强动手能力，掌握设备关键数据，总结优化设备的维护维修程序，总结制定科学合理的设备维护保养计划。