數(shù)控架車技術(shù)帶來(lái)的鐵路貨車檢修方式的革命性變化

秦春林+張惠

摘 要： 通過(guò)改變架車機(jī)架車、轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)模式，用新型數(shù)控架車機(jī)、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤替代傳統(tǒng)的氣動(dòng)架車機(jī)架車、人工推、拉、吊運(yùn)轉(zhuǎn)向架的作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)架車、轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)減員、增效以及消除安全隱患的目標(biāo)。應(yīng)用新的技術(shù)，可將參與作業(yè)人員降低至傳統(tǒng)模式作業(yè)人員的1/5，作業(yè)時(shí)間降低為原來(lái)的1/5，同時(shí)，用新設(shè)備替代人工作業(yè)，充分保障了操作人員的人身安全，消除了作業(yè)過(guò)程中的安全隱患。新型數(shù)控架車技術(shù)將給貨車段修工作帶來(lái)一次新的革命性變化。

關(guān)鍵詞：數(shù)控架車；貨車段修；人身安全

0 前言

目前，段修車體檢修工藝中各車輛段大多采用氣動(dòng)架車機(jī)進(jìn)行車體架、落車作業(yè)，依靠人工配合行車進(jìn)行轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)。

采用氣動(dòng)架車機(jī)進(jìn)行架、落車作業(yè)，需要每組三人以上的操作者，一人操作閥門，一人負(fù)責(zé)安裝架車機(jī)安全銷，一人負(fù)責(zé)安全監(jiān)護(hù)。氣動(dòng)架車機(jī)只能進(jìn)行單端起落，無(wú)法使整個(gè)車體同時(shí)起落，每架起一個(gè)車體需分兩次作業(yè)，在心盤墊調(diào)整過(guò)程中的高度轉(zhuǎn)換尤其不方便，效率極其低下。同時(shí)，氣動(dòng)架車速度的快慢由人工操作控制閥門實(shí)現(xiàn)，然而，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)會(huì)出現(xiàn)突升、突降、不同步的情況，整個(gè)工作系統(tǒng)存在不穩(wěn)定性，作業(yè)過(guò)程中需人員密切配合，呼喚應(yīng)答，存在較大安全隱患。

采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)，需人工將轉(zhuǎn)向架從車體下方的兩端推出，之后用行車將轉(zhuǎn)向架逐個(gè)吊運(yùn)至檢修工位，吊運(yùn)過(guò)程中，必須及時(shí)避讓地面設(shè)備及人員，不僅作業(yè)效率低，且存在安全隱患。

采用新型數(shù)控架車機(jī)、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤替代傳統(tǒng)的氣動(dòng)架車機(jī)架車、人工推、拉、吊運(yùn)轉(zhuǎn)向架的作業(yè)模式，可實(shí)現(xiàn)架車、轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)減員、增效以及消除安全隱患的目標(biāo)。新型數(shù)控架車機(jī)可實(shí)現(xiàn)一人操作、四點(diǎn)同時(shí)架車的作業(yè)目標(biāo)，且升降高度可任意調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到位后，定位插銷可自動(dòng)鎖緊，無(wú)需人員配合作業(yè)，在提高工作效率的同時(shí)，降低了作業(yè)人員數(shù)量、消除了安全隱患。公鐵兩用車、重型轉(zhuǎn)盤的使用，可實(shí)現(xiàn)一人輸送轉(zhuǎn)向架的作業(yè)目標(biāo)。利用公鐵兩用車的遙控功能，替代人工作業(yè)，一次性將轉(zhuǎn)向架從車體下方推（或拉）出，并沿車間軌道進(jìn)行輸送，利用軌道上安裝的轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架自動(dòng)轉(zhuǎn)向，直至將轉(zhuǎn)向架輸送至檢修車間。同時(shí)，轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤采用地基基礎(chǔ)定位方式定位，承載能力足以滿足調(diào)車機(jī)正常通過(guò)。

新型數(shù)控架車機(jī)、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤的應(yīng)用，必將會(huì)給貨車段修工作帶來(lái)一次革命的變化。

1 技術(shù)介紹與分析

1.1 新型數(shù)控架車技術(shù)

針對(duì)氣動(dòng)架車機(jī)的缺點(diǎn)，新型數(shù)控架車技術(shù)已被正式開發(fā)出來(lái)。其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)如下：

1.1.1 主要技術(shù)參數(shù)

數(shù)控架車機(jī)額定舉升能力4×10噸；負(fù)載升降速度1600mm/min；最大升降高度1600mm；同步控制精度±1mm；工作電壓AC380V。

1.1.2 新型數(shù)控架車系統(tǒng)

由4個(gè)單臺(tái)架車機(jī)組成，選用伺服控制系統(tǒng)，每臺(tái)架車機(jī)的電源線及控制線均與總控制臺(tái)相連，統(tǒng)一由一臺(tái)總控制臺(tái)控制，實(shí)現(xiàn)了四點(diǎn)架車的同步控制。

1.1.3 新型數(shù)控架車機(jī)

選用伺服電機(jī)、精密減速機(jī)、滾動(dòng)絲杠配套傳動(dòng)系統(tǒng)。位置控制按鈕既能控制架車機(jī)達(dá)到檢修所需的的三個(gè)固定位置，又能控制架車機(jī)在行程內(nèi)升降至任意高度，以便于調(diào)整心盤位置。架車速度約為1600mm/min，從而使架車及位置調(diào)整時(shí)間降低為氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)架車機(jī)的1/5。由于采用精密的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使新型數(shù)控架車機(jī)四點(diǎn)的同步誤差小于1mm，若四點(diǎn)同步誤差超過(guò)1mm時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警并停止工作，定位插銷會(huì)自動(dòng)鎖緊，保證了作業(yè)安全。當(dāng)車體架、落位置調(diào)整確定后，各架車機(jī)定位插銷將自動(dòng)鎖緊，人眼可直接觀察到其鎖緊狀態(tài)，免去人工手動(dòng)插、拔作業(yè)，確保了作業(yè)過(guò)程的安全。

1.1.4 新型數(shù)控架車機(jī)所選用的伺服電機(jī)

采用了電互鎖方式，當(dāng)一臺(tái)伺服電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，同步控制系統(tǒng)和電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)將控制系統(tǒng)內(nèi)所有電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，每臺(tái)架車機(jī)均設(shè)有上、下行程限位保護(hù)功能，當(dāng)任意一臺(tái)架車機(jī)達(dá)到最高升程或最低位置時(shí)，同套內(nèi)所有架車機(jī)將全部停止工作，以防止車體過(guò)限位。

1.1.5 設(shè)有安全螺母

在架車機(jī)內(nèi)部，每個(gè)舉升螺母的下部均設(shè)有安全螺母，以保證舉升螺母發(fā)生故障時(shí)，安全螺母能夠替代承載，從而保證架車安全。

1.1.6 相對(duì)位置自動(dòng)調(diào)節(jié)

為滿足不同型號(hào)、長(zhǎng)度的車體架、落，新型數(shù)控架車機(jī)還具備沿車體長(zhǎng)度方向上的相對(duì)位置自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，僅需按動(dòng)相應(yīng)控制按鈕，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到滿足各型不同車體型號(hào)的車體架、落的作業(yè)需求。

1.1.7 新型數(shù)控架車機(jī)系統(tǒng)所承載載荷

所承載載荷完全根據(jù)貨車各車型車體重量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)載荷大于實(shí)際車體最大重量的2倍。機(jī)械及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理有效，并采用機(jī)構(gòu)模擬、有限元分析等手段，保障總體結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求，確保架車機(jī)具有足夠的強(qiáng)度及傳動(dòng)效率，從而保證設(shè)備能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行；絲杠采用100mm直徑的滾動(dòng)絲杠，使用壽命為10萬(wàn)次。電氣方面，所有電氣部件的保護(hù)等級(jí)均不低于IP54，電機(jī)絕緣等級(jí)不低于F級(jí)，滿足了電氣控制系統(tǒng)的安全、可靠。

1.1.8 鑰匙型電源開關(guān)和選擇開關(guān)設(shè)計(jì)

為確保操作安全，新型數(shù)控架車系統(tǒng)總控制臺(tái)采用鑰匙型電源開關(guān)和選擇開關(guān)設(shè)計(jì)，由專業(yè)人員負(fù)責(zé)保管鑰匙，并確保由專業(yè)人員操作架車機(jī)。同時(shí)，在總控制臺(tái)上設(shè)有燈光指示和報(bào)警按鈕，在設(shè)備作業(yè)工程中，系統(tǒng)會(huì)有聲、光指示信號(hào)，以達(dá)到提醒現(xiàn)場(chǎng)人員注意安全的目的。

1.2 新型公鐵兩用車與重型轉(zhuǎn)盤配套使用技術(shù)

針對(duì)人力推、拉車體下方轉(zhuǎn)向架及行車吊運(yùn)作業(yè)模式的高人力、低效率、高安全隱患的缺點(diǎn)，新型公鐵兩用車與重型轉(zhuǎn)盤配套使用技術(shù)已被開發(fā)并利用起來(lái)。

主要功能及技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

a）公鐵兩用車可在公路與軌道間任意切換進(jìn)行行駛、作業(yè)，以滿足具體工況作業(yè)需要；公鐵兩用車的方向機(jī)及座椅高度可人工調(diào)整，在進(jìn)行推出或拉入轉(zhuǎn)向架作業(yè)時(shí)，其總高度可調(diào)整至900mm以下，在此工況作業(yè)下，公鐵兩用車將切換至遙控模式，以便于駛?cè)爰芷鸬能圀w底部，替代人員在車體下方作業(yè)的模式；同時(shí)，公鐵兩用車可將最多20個(gè)轉(zhuǎn)向架由一個(gè)方向推出或拉入車體底部，作業(yè)速度低速為10米/分，高速為30米/分，替代了傳統(tǒng)的人力推拉、行車吊運(yùn)的作業(yè)模式，即提高了轉(zhuǎn)向架輸送的工作效率，又保障了作業(yè)人員的安全。

當(dāng)公鐵兩用車駛離車體下方后，可切換至人工駕駛模式，在允許范圍內(nèi)，以任意速度進(jìn)行作業(yè)，并可根據(jù)實(shí)際工況，脫離軌道，以公路模式任意行駛、作業(yè)。

b）當(dāng)轉(zhuǎn)向架被輸送至軌道切換處，重型轉(zhuǎn)盤就開始發(fā)揮其特有的作用。重型轉(zhuǎn)盤具有自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能，當(dāng)轉(zhuǎn)向架到達(dá)其預(yù)定位置后，重型轉(zhuǎn)盤能夠?qū)⑥D(zhuǎn)向架自動(dòng)轉(zhuǎn)向90°，實(shí)現(xiàn)軌道切換，該時(shí)間不超過(guò)10s。

為保證重型轉(zhuǎn)盤在非作業(yè)狀態(tài)能夠滿足鐵路機(jī)車及貨車滿載車輛以≤30km/h的速度正常通過(guò)，重型轉(zhuǎn)盤采用地基基礎(chǔ)定位方式定位，通過(guò)軌道將通過(guò)其上的載荷直接傳遞到轉(zhuǎn)盤基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)盤不產(chǎn)生任何傾翻力矩；同時(shí)，重型轉(zhuǎn)盤具有升降及對(duì)位鎖定功能，需升起20mm后方可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90°作業(yè)，旋轉(zhuǎn)到位后轉(zhuǎn)盤落下、鎖定，之后無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)重載機(jī)車通過(guò)時(shí)將不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)錯(cuò)位現(xiàn)象；若轉(zhuǎn)盤未能夠準(zhǔn)確定位，安全系統(tǒng)將及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提示現(xiàn)場(chǎng)人員立即解決，避免車間內(nèi)事故的發(fā)生。

公鐵兩用車和轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤的配合使用，替代了人工推、拉轉(zhuǎn)向架、行車吊裝傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)作業(yè)方式，可完全實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架安全、高效的地面?zhèn)鬏斪鳂I(yè)，能夠提高作業(yè)效率5倍以上，作業(yè)人員及勞動(dòng)量減小為原來(lái)的1/5，在減員增效的基礎(chǔ)上，作業(yè)安全性也將大大提高，消除了安全隱患。

2 結(jié)論

數(shù)控架車機(jī)、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，替代了傳統(tǒng)的架車及轉(zhuǎn)向架輸運(yùn)模式，實(shí)現(xiàn)了四點(diǎn)同步架車的作業(yè)目標(biāo)，高度可任意調(diào)節(jié)，誤差小于1mm；轉(zhuǎn)向架運(yùn)輸過(guò)程中，利用新型公鐵兩用車和轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤的配合使用，完全實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架地面安全、高效的傳輸作業(yè)，替代了人工推、拉轉(zhuǎn)向架、行車吊裝傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)作業(yè)方式。該類系統(tǒng)的應(yīng)用，使貨車段修中架車及轉(zhuǎn)向架輸運(yùn)作業(yè)效率提高了5倍以上，并替代了人力作業(yè)的模式，操作人員從多人減少為一人，在減員、增效的基礎(chǔ)上，盡可能的消除了安全隱患，作業(yè)安全性大大提高。

根據(jù)測(cè)算，與傳統(tǒng)作業(yè)模式相比較，以30臺(tái)位車輛段為例，新系統(tǒng)、新工藝能幫助車輛段每天每股線的轉(zhuǎn)向架進(jìn)出時(shí)間從1個(gè)小時(shí)縮短至20分鐘，如果采用每股線兩次架落車作業(yè)模式則減少無(wú)效時(shí)間1小時(shí)，減少操作人員6人，每天在相同的時(shí)間內(nèi)可多修車6輛車。數(shù)控架車、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤配套技術(shù)的應(yīng)用，必會(huì)給車輛段帶來(lái)一場(chǎng)修車的革命性變化。