深圳地鐵固定式架車機差異性分析

摘要：基于深圳地鐵一期、二期工程固定式架車機制造以及運用原理，從日常維保操作、安全性能以及結構上進行了差異性分析，并查找出相應的危險因素。

關鍵詞：固定式架車機;差異性分析;危險因素

引言

固定式架車機用于車輛段庫內固定式臺位架車作業，可對一個單元（3輛）地鐵車輛組在不摘鉤狀態下同步架車作業，亦能對一節、兩節車輛架車作業。目前深圳地鐵運營三線四段采用了三種不同型號的固定式架車機：Windhoff固定式架車機、pfaff固定式架車機和Neuero型固定式架車機，雖然三種型號的設備在功能設計上差異不大，但由于分屬不同生產廠家，在結構原理上仍有一定的差異。

1"" 固定式架車機差異性對比

1.1" 操作要求對比

通過查閱對比三種型號固定式架車機操作規程以及使用說明書，各型號設備作業步驟要求以及安全注意事項基本一致，其中主要差異集中在以下方面：

序號

操縱步驟

現狀描述

差異說明

windhoff

pfaff

neuero

1

輪對定位

12個定位開關，定位后觸摸屏有顯示

1個定位開關（6#坑），控制柜有聲光報警

3個定位開關（2、4、6#坑），定位后觸摸屏有顯示

定位開關數量以及報警要求不一致

2

拆制動鞋

現規程未明確拆除時間

正式架車前拆除

現規程未明確拆除時間

拆制動鞋要求不一致

3

送電、啟機

主電源開關打到“on”位，打開控制電源開關，控制電源為鑰匙開關

主電源開關打到“on”位，打開控制電源開關，控制電源為按鈕開關

主電源開關打到“on”位，打開控制電源開關，控制電源為鑰匙開關

控制電源開關方式不一致

4

三節編組模式

觸摸屏選擇

控制柜控制面板選擇

觸摸屏選擇

控制編組模式方法不一致

5

單節編組模式

支持1、2#坑，3、4#坑，5、6#坑進行單節編組模式

僅支持5、6#地坑進行單節編組模式

支持1、2#坑，3、4#坑，5、6#坑進行單節編組模式

單節編組實施要求不一致

表1

針對上表所述操作步驟差異性分析，主要得出以下建議：

a.三期設備操作時現場至少需4名人員。

b.建議軌道定位開關至少應為6個，同時要求觸摸屏有相關顯示，主控柜有聲光報警。

c.對各型號設備操作規程中關于拆除鐵鞋時間的要求進行明確。

d.建議三期設備控制電源開關設置為鑰匙開關，在暫停架車作業時，需拔出鑰匙并由專人保管。

e.操作模式選擇（三節編組或單節編組）建議設置兩種選擇方式，優先使用觸摸屏選擇，當觸摸屏故障無法使用時可采用控制面板按鈕直接選擇。

1.2" 維保要求對比

通過查閱對比三種型號固定式架車機維保規程以及維修保養說明書，各型號設備關鍵作業事項存在有一定的差異對比，主要集中在以下方面

序號

檢修項目

現狀描述

差異說明

windhoff

pfaff

neuero

1

舉升機感應傳感器

無距離測量要求

用塞尺測量傳感器與軸向軸承外殼距離，要求距離在1-1.5mm。

脈沖計數器距離軸向軸承外殼2-2.5mm。

距離要求測量項目以及數據要求不一致

2

電機間隙

每3年測量剎車間隙，標準值在 0.45mm-0.55mm之間

每年測量車體電機間隙在 0.15mm-0.25mm之間，轉向架電機在0.25mm-0.35mm之間。

每年測量剎車間隙在 0.45mm-0.55mm之間

間隙測量要求不一致

3

承重框架（探傷）

年檢采用磁粉探傷儀進行一次探傷

偶數年對承重框架L型拐角焊縫進行一次探傷

舉升柱L形連接處每5年進行探傷。

探傷年限要求不一致

4

轉向架螺旋傘齒輪箱（換油）

每3年更換1次殼牌 HD220潤滑油

潤滑油偶數年進行更換（XMP 220，2L/臺）

用HD220的潤滑油每2年更換，油位加注至溢油口

更換年限要求不一致

5

3種模式功能測試

1.編組模式;2.單車模式;3.單坑模式

1.編組模式;2.單車模式;3.單坑模式

舉升機組編組模式

功能測試項目不一致

6

同步誤差功能測試

無該項要求

故障模擬功能測試

無該項要求

故障模擬要求不一致

7

整體功能測試

設備運行穩定，無異常噪音、無故障報警

設備運行穩定，舉升柱上升、下降運行動作同步，無異響和卡滯，電機無異常噪音，設備無故障報警

無該項要求

整體功能測試要求不一致

表2

針對上表所述維保要求差異性分析，主要得出以下建議：

a.固定式架車機承重框架屬于承重重要部件，出現裂紋等損傷將可能出現設備安全事故，建議統一為每年年檢進行一次磁粉探傷。

b.通過查閱廠家維修建議以及日常油品使用情況，建議統一為每2年進行轉向架齒輪油更換。

c.啟機測試應對各項功能進行測試，確保設備運用要求，建議各型號設備統一進行3種模式測試。

d.同步誤差安全保護屬于固定式架車機核心安全保護功能，該項功能是否正常直接關系著地鐵列車架車運用安全，建議各型號設備統一進行該項功能測試。

e.各型號設備日常維修保養后需對設備進行全面性的功能測試，并明確相關要求，建議各型號設備統一進行整體功能測試。

1.3" 安全功能對比

通過查閱對比三種型號固定式架車機維修保養以及說明書，各型號設備對安全保護功能設計要求一致，僅在安全保護功能觸發后的報警方式存在差異，主要對以下方面安全保護功能進行了對比分析：

a.同步誤差;

b.緊急上下限位;

c.打滑、下降阻礙保護;

d.軌道開關檢測;

e.承載螺母感應傳感器;

f.電機過載;

g.相保護裝置;

h.車體支撐承載開關;

i.地坑檢修開關。

針對安全保護功能差異性分析結果，主要建議是三期設備制造時需包含但不限于上述保護項目，同時報警形式統一為聲光報警、停止動作以及顯示屏故障提醒。

1.4" 結構原理對比

通過查閱對比三種型號固定式架車機說明書、結構原理圖紙以及現場實際驗證，可以知道各型號設備的運用原理基本一致，但在電氣系統、機械系統以及其他輔助系統關于部件設計、部件數量以及功能實現需求上均存在著一定的差異，主要集中在以下方面：

序號

系統

檢修項目

現狀描述

差異說明

windhoff

pfaff

neuero

1

機械系統

車體舉升柱安全螺母

有安全螺母

無安全螺母

有安全螺母

車體舉升柱安全螺母設計不一致

2

與承載螺母間隙

間距3.6 mm至4.2mm;小于1mm時需更換

初始間距10mm，小于8mm時需更換

間距3.4mm至5mm;小于3.4mm時需更換（轉向架舉升柱）。間距3.2mm至5mm，小于3.2mm時需更換（車體舉升柱）

承載螺母間隙不一致

3

絲桿防護套

無

有

無

絲桿防護套設計不一致

4

舉升柱受力方式

固定螺栓不受剪切力

固定螺栓受剪切力

固定螺栓受剪切力

舉升柱受力方式不一致

5

電氣系統

相鄰轉向架同步誤差

±6mm

±5mm

±6mm

同步誤差要求不一致

6

所有轉向架同步誤差

±12mm

±10mm

±12mm

7

軌道開關

12

1

3

軌道開關數量不一致

8

轉向架電機數量

24

6

12

轉向架電機數量不一致

9

轉向架電機功率

1.5KW

5.5KW

4KW

各電機功率不一致

10

車體電機功率

2.2KW

0.75KW

0.55KW

11

上下限位開關

36

36

18

開關數量不一致

12

轉向架舉升柱速度

400mm/min

360mm/min

350±10%mm/min

舉升柱設計舉升速度以及最大高度均不一致，其中pfaff與neuero設計要求基本一致

13

轉向架舉升柱最大高度

1720mm

1700mm

1750mm

14

車體舉升柱速度

400mm/min

360mm/min

350±10%mm/min

15

車體舉升柱最大高度

2580mm

2800mm

2800mm

16

其他輔助系統

檢修平臺

帶檢修平臺

帶檢修平臺

設計時未帶檢修平臺

平臺設計不一致

17

下坑扶梯

方便

方便

不方便

下坑扶梯設計不一致

18

抽風機數量

6

6

6

數量要求一致

19

應急檢修口

方便

不方便

方便

應急檢修口不一致

表3

針對上表所述結構原理以及部件差異性分析，主要得出以下建議：

1.4.1機械系統

a.從安全角度分析，安全螺母是一個重要的二次防護裝置，若萬一發生故障，后果不堪設想，故三期設備轉向架舉升單元及車體舉升單元均需設置承載螺母及安全螺母;

b.有防護套潤滑不方便，但可以起到保護作用，由于絲杠的完好程度直接決定架車機的安全性，故建議三期設備絲桿均采用防護套;

c.為避免支撐座位置螺栓受剪切力，因此建議三期設備均采用windhoff固定式架車機的受力方式（臺階式），避免螺栓受剪切力。

1.4.2電氣系統

a.為防止發生列車傾覆危險，關于同步誤差保護功能要求不低于：相鄰轉向架間的誤差為±6mm，所有轉向架間的誤差為±12mm，同時在故障為排除之前，系統無法重新啟動。

b.軌道開關用于定位列車，若只有一個軌道開關時，單節列車只能由指定的坑位進行舉升，且如果該軌道開關短路，存在重大安全隱患，建議軌道定位開關至少應為6個。

c.轉向架舉升柱應不少于12臺電機，便于維修，因轉向架舉升柱是承重機構，需有雙重保護功能，因此建議12臺電機帶剎車保護功能。

d.各轉向架以及車體電機功率、舉升速度要求以及高度要求應根據設備設計結構原理以及現場實際要求進行確定，但應能滿足日常運用以及安全要求。

e.安全保護開關用于舉升柱超行程時進行報警，因此建議每個舉升柱都應有1個螺母斷裂限位開關，1個上限位開關，1個下限位開關。

1.4.3其他輔助系統

a.為了便于設備維護，要求三期設備設置二層檢修平臺，上下層裝有樓梯且要求二層樓梯錯開布置，檢修樓梯有設備廠家提供并負責安裝。

b.檢修蓋板設置在軌道的外側，檢修蓋板設計應為圓形，防止檢修蓋板掉落地坑，檢修蓋板須設有拉手，方便檢修作業，要求廠家每個檢修蓋板均配置安全格柵。

d.neuero固定式架車機初始設計只配備一臺抽風機，其他兩臺初始設計配備六臺抽風機，因架車機地坑內空氣流通不暢，故架車機應每個坑內配備一臺抽風機

2"" 固定式架車機危險因素分析

根據各型號固定式架車機差異性對比分析，梳理了二期固定式架車機開口項問題，其中neuero固定式架車機有10項，pfaff固定式架車機有14項，并結合開口項問題提出了三期設備安裝設計等方面的意見。

同時通過深入了解結構原理以及設計存在差異的原因，得出以下方面危險源因素，并從設計要求、合同/招標文件、驗收、操作要求、檢修質量控制、慣惡性故障控制、報廢等方面進行了分析：

序號

對比項目

具體差異內容

危險源描述

風險描述

危險因素

防護措施

三期建議

1

操縱要求

送電、啟動開關不一致

檢修過程中人員誤動作

人員受傷

人

嚴格按要求執行檢修掛牌制度

控制電源開關為鑰匙開關

2

操作方式不一致

應用不熟悉誤操縱

列車脫落

人

各段人員調動時，必須重新接收安全以及設備原理培訓

統一設計為觸摸屏以及控制面板雙重操縱方式

3

維保要求

承重框架探傷周期不一致

支撐部件損壞

列車脫落

機

統一每年年檢進行一次磁粉探傷

無

4

轉向架齒輪箱換油周期不一致

油品變質，齒輪嚙合

列車無法下降

機

統一每2年進行更換

無

5

啟機測試項目不一致

設備運用故障，無法確保安全保護項目正常運行

列車脫落等

機

統一檢修時啟機測試項目

無

6

安全保護功能

報警形式不一致

人員未及時確認故障，繼續操縱

列車脫落

機

加強操縱人員培訓以及做好現場故障標識

統一設計為聲光報警、停止動作以及顯示屏故障提醒

7

結構原理

安全螺母設計不一致

承載螺母破損

列車脫落

機

加強日常檢修維保要求，并進行項修探傷

要求轉向架以及車體舉升柱均設計有安全螺母

8

絲桿護套設計不一致

絲桿破損

列車脫落等

機

加強日常檢修維保要求，并進行項修探傷

要求絲桿設計有護套

9

舉升柱受力方式不一致

固定螺栓受力斷裂

列車脫落等

機

加強日常檢修維保要求，并進行項修更換

要求固定螺栓設計形式為不受力

10

同步誤差保護功能設計要求不一致

起不到安全保護功能

列車脫落

機

現有設計已滿足最小標準要求，并超過

要求達到最小標準

11

軌道開關數量不一致

未到位即進行架車

設備、列車損壞

機

做好現場標準，需人工確認到位后方能進行架車

要求設計有12個軌道開關

12

輔助檢修系統設計不一致

人員檢修受傷

人員傷害

機

嚴格做好現場安全防護要求

要求輔助系統設計滿足日常檢修維保方便性要求

表4

3" 結束語

通過針對深圳地鐵一期、二期固定式架車機各型號設備差異性進行分析，查找危險因素，評價設備優缺點，為一期、二期設備的日常維護保養要求以及三期設備設計制造提供技術依據。

參考文獻：

[1]Windhoff.架車機應用手冊D-48431[Z].法國：Windhoff，2004.

[2]Pfaff.地坑式架車機維護手冊50000786[Z].意大利：Pfaff，2011.

[3]Neuero.固定式架車機應用手冊DK-0000000000[Z].德國：Neuero，2011.

[4]李冰編.架車機同步控制原理及應用比較.[J]廣州;鐵路機車車輛工人，2011.