不落輪鏇床在地鐵列車輪對鏇修中的應用

周志勇

摘要：以西安地鐵一號線的U2000-400M型數控不落輪鏇床為例，介紹其結構、用途、主要功能、技術參數及安全防護措施。通過分析，可以看到該設備具有優良的性能和優良的人身安全防護措施，完全能夠滿足地鐵車輛輪對的鏇修任務，從而為各個地鐵鏇床的使用考察提供參考。

關鍵詞：地鐵；不落輪鏇床；輪對；鏇修

中圖分類號U2 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0220-02

列車在運行過程中，車輪的輪緣、踏面與鋼軌接觸碰撞過程中會產生剝離、擦傷、變形等，從而在運行中產生震動和噪音，使乘客感到不舒服，未解決這種情況，需要對超過標準尺寸的車輪進行鏇修，從而恢復尺寸。不落輪鏇床作為地鐵行業中的重要設備，肩負著鏇修各種列車輪對、保障列車平穩運行的重要責任，從而給乘客的乘車旅途帶來安穩和舒適。

1.設備結構

U2000-400M型數控不落輪鏇床主要由機床立柱、橫梁、軌道裝置、輪對驅動裝置、軸向壓緊輪、軸箱下壓裝置、數控刀架裝置、測量裝置、液壓裝置、機床控制/操作裝置、電氣裝置、鐵屑處理裝置、吸煙排塵裝置等組成。

2.設備用途及主要功能

2.1設備用途

U2000-400M型數控不落輪鏇床是車輛段與綜合基地的配套設備。設備安置在西安地鐵一號線車輛段運用庫鏇輪線地面以下基坑中，機床的活動軌/固定軌與車間地面固定軌道相連接。通過遙控公鐵兩用車牽引地鐵列車，使待鏇修的車輛輪對運行到機床上。數控不落輪鏇床的主要功用有：1）在地鐵列車整列編組不解列、轉向架不落輪的條件下，對受損或擦傷的單個輪對踏面、輪緣進行鏇削加工；2）可用于轉向架上未分離的單個輪對進行鏇修加工，或對已分解的單個輪對的踏面、輪緣進行鏇修加工；3）可對工程車輛（如接觸網作業車、內燃機車）在不落輪情況下，對單個輪對踏面、輪緣進行鏇削加工。上述所有被加工輪對均帶有外置式軸箱。

2.2設備主要功能

U2000 400M型不落輪鏇設備具備以下功能：1）數控（CNC）加工及閉環控制功能；2）具有PLC程序控制功能；3）雙滾輪支撐系統對加工輪對具有抬升/徑向定位功能、摩擦驅動形成切削運動功能、摩擦驅動輪獨立隨動功能；4）被加工輪對的軸線位置在加工中固定不動，具有保持、鎖定功能，保證定位精度；5）機床對被加工輪對軸向位置具有定置保持功能。輪對在機床上軸向定置后，數控系統控制機床刀具對軸向定置的輪對位置具有自動定心切削功能；6）具有多種車輪輪廓形狀曲線的編程及存儲功能；7）可測量輪對QR值及輪廓磨耗、輪對內側距、輪緣厚度、輪緣高度、車輪直徑等；8）控制系統有建議更正優化功能；9）輪對加工具有手動控制功能和全自動控制功能；10）具有數據存儲和輸出功能；11）機床的調整和校正功能；12）具有設備工況自動檢測功能；13）具有故障的自動診斷功能；14）具有鐵屑自動收集及碎屑、排送功能；15）具有切削加工時的集塵排煙功能，排放的氣體符合相關標準；16）具有切削防滑控制功能，在切削打滑時能自動退刀或停機；17）完善的防誤操作功能及報警顯示功能；18）切削中斷時機床具有自動退刀返回功能；19）具有自動潤滑和無污染手動潤滑功能；20）機床附屬配套公鐵兩用牽引車，用于列車的遙控牽引和停車，使待鏇削輪對在機床上軌向定位。

2.3設備的加工能力（生產率）

在每輪對全輪廓兩次鏇削的情況下，每班（8h工作制，利用率85%）加工量不少于12個輪對。

3.設備主要技術參數

1）加工范圍參數。軌距：1435mm；踏面直徑加工范圍（Min～Max）：600mm～1100mm；輪對內側距：1 353mm；輪對軸長范圍：1 600～2 500mm；輪輞寬度范圍（Min～Max）：90mm～145mm；雙滾輪最大負載：》165kN。

2）切削參數。如圖1所示。

4.設備安全與防護措施

4.1防誤操作

U2000-400M型不落輪鏇床的數控系統具有可連續實時監測和顯示機床功能/動作的實際情況及報警顯示的機能，具有完善的防誤操作的功能。為保證人員和設備的安全，機床的每步操作都設定動作條件。當操作者發生誤操作啟動了不具備動作條件的操作時，機床自動拒絕執行該操作，立即顯示未具備的動作條件并報警。機床控制系統可自動查找和分析事故原因，并在顯示器上給予清楚的顯示。當操作者補充滿足了動作條件后，該操作才能執行。

4.2機床切削防滑

1）機床數控系統能夠控制車輪和驅動輪的轉速，并在加工過程中對它們的速度進行分析和比較。當車輪與驅動輪之間的摩擦粘著力不足，出現打滑（卡死）時，防滑裝置中的電子系統可降低進給速度或自動退刀；2）防滑控制系統設備包括：機床驅動系統的旋轉編碼器，包含PLC機床控制系統計數卡；機床控制軟件程序；3）車輪與驅動輪轉速之間的允許差值可事先設定，編入計算機程序。U2000 400M型不落輪鏇床的防滑控制裝置反應時間為200ms；4）本設備對驅動滾輪和車輪之間的滑動量進行分級監控：分別為燈光報警級、自動退刀級、機床停車級三級。

4.3安全防護措施

U2000-400M型不落輪鏇床具有下列主要安全防護措施：1）設有不少于5個緊急停機按鈕，一個設置在操作者的旁邊中央控制臺上，一個設置在手持單元上，一個設置在電箱上，另兩個分別設在機床的兩側；2）只要滑動軌處于非工作狀態，滾輪支撐架就不會下降。一旦滾輪支撐架處于低位時，滑動軌就會閉合，以形成軌道的連續。只有當滑動軌處于連續的位置時，列車才能通行；3）機床設有透明網罩可阻止人員進入危險區域；在機床操作人員側設置滑動門，將操作者與運動元件（驅動滾輪）隔離。電氣接觸器可控制機床滑動門的關閉和進行有效的鎖定。在控制操作臺上具有對操作人員可將機床的滑動門開啟并進入工作區域的提示；4）當機床液壓系統失效時，維持頂升輪對的裝置保持位置24小時以上；5）使用測量裝置時，車輪控制在最小轉速；6）刀座的外形適宜于自然排屑，測量裝置設置切屑保護；7）每一個基本動作由“起動”按鈕來控制。只要前邊的程序未完成，下一步程序就不會執行；8）具有避免手動誤操作而造成機床混亂和人身事故的安全保護功能；9）聲光報警顯示；10）控制系統應能自動監控電氣設備的工作，有出現異常的情況，控制系統能自動起保護作用；11）有關設備的漏電保護和絕緣電阻；12）電氣設備的保護等級不低于IP54；13）機床與遙控公鐵兩用牽引車之間的互鎖安全保護。

5.結論

通過多年以來該設備的使用情況來看，其各項功能穩定，安全性能可靠，操作控制簡潔方便，該鏇床多年運行后仍能保持良好的技術狀態，其控制系統的準確性為地鐵輪對鏇修節省大量資金，并提高了輪對的使用壽命。