關于移動式架車機在軌道交通行業的應用

鄒秀偉 王鵬

摘 要：本文是介紹一種多組移動式架車機同步控制系統，其圍繞西門子公司生產的S7-300系列產品中以雙控PLC結構作為核心進行控制。主要把PLC基本的控制原理進行闡述，對采用的多組同步控制系統方案進行講解。

關鍵詞：PLC；同步控制系統；移動式架車機

1.課題的提出

在目前國內的城市軌道交通系統專用檢修設備中，多組移動式架車機的應用是必不可少的，其主要用途為將檢修電客車和搶險工程車的車體上升到一定的高度，便于將轉向架總成分解和維修的專用檢修設備。

每臺移動式架車機主要由機架、承載機構、托頭及傳動機構、走行機構以及架車機支座組成。此設備用于多節車廂在連掛狀態進行下架車作業，以便進行轉向架的維修、更換作業。

在架車作業過程中，由于電客車每節車廂結構不同，重量分布不絕對平衡，因此，導致每臺架車機上升及下降速度不同，造成架車機的升降高度可能不一致，當架車機高度相差一定值時，會造成電客車車體破壞性的車體變形，甚至當高度差下相差較大時，有可能造成電車整體傾翻的危險。因此，各臺架車機能否同步運行就成為一個非常重要的問題。

2.工藝要求

為保證架車機在運轉中能夠安全同步作業，架車機應采取機同步控制系統，該裝置應具有實時高度數據顯示、出現高度偏差自動調整、高度超出設置限位自動停機保護等功能。當架車機同步控制作業時，其中任意兩點高程偏到差到達5 mm時，系統根據實時高度數據進行自動調整；當任意兩臺高度偏差到達7mm時，系統立即停機保護并報警。

3.系統硬件構成

移動架車機的控制系統主要由電氣硬件和軟件系統組成。硬件主要包括主控柜、單體控制箱和執行電氣設備；軟件系統主要包括人機界面組態和PLC控制程序等組成。

人機界面采用西門子組態軟件編程，PLC通過數字量輸入模塊采集傳感器及按鈕的反饋信號，再通過CPU模塊邏輯運算，并將主控PLC、監控PLC的各種控制參數和狀態參數、聯控升降、車輛支撐狀態顯示、架車機當前高度位置顯示、操作信息提示、高度偏差以及故障信息等傳輸給HMI觸摸屏并顯示。

控制系統采用主控和監控雙PLC結構， 控PLC和監控PLC均采用西門子S7 300系列產品，并采用了安全繼電器以提高系統的安全性和可靠性。其中主控PLC主要負責設備功能選擇以及同步作業的邏輯控制；監控PLC負責各個設備的動作授權、限位狀態以及同步狀態的監控等功能。每臺PLC不僅運行自己控制程序，還通過通訊方式進行相互監控，如果其中一臺PLC運行狀態不正常，系統將停機保護并報警。

4.安全性

移動架車機的安全性設計不僅考慮了人、車輛安全，還考慮了設備安全方面。

4. 1對人員的安全保護

（1）設備設有聲光警示信號，符合起重技術安全規范。

（2）設備升降電機、單體控制箱以及控制臺外殼都設置可靠的接地。

（3）設置安全標識，引起作業人員注意。

4.2對車輛的安全保護

（1）設備具有同步控制及失步保護，防止對車輛造成損壞

（2）雙螺母系統、承載螺母磨損監控及梯形自鎖螺紋

（3）防止操作過程的危險情況，設有人工監護功能

（4）預防突發性危險，單體控制均設置急停功能

（5）設置限位開關，確保車輛舉升位置正確，為防止設備超出設定的行程范圍，一旦工作限位失靈，安全限位將起作用。

（6）電機采用斷電制動電機，確保在任何位置均可安全停機并保持鎖定。

4. 3對架車設備的保護

（1）障礙物保護：為防止架車單元下降過程中卡住而損壞設備機械結構，在架車機單體承載螺母上安裝障礙物檢測開關，當系統監測到單體遇到障礙物卡住時，控制系統檢測到障礙物探測開關信號，會立即停機保護。

（2）電機保護：對電機進行短路、缺相和過載保護，防止對電機造成一定程度的損壞。

5.結束語

經過反復的試驗以及現場實際使用，證明了同步控制系統的移動式架車機具有安全可靠性和技術先進性。實踐驗證了架車機同步控制系統具有使用穩定、人機界面直觀實用、維護便利、操作簡單等優點。

參考文獻：

[1]張運剛.從入門到精通西門子S7-300/400PLC技術與應用[M].北京：人民郵電出版社

[2]深入淺出西門子WINCC flexible 2008

[3]廖常初. S7-300/400 PLC應用技術 機械工業出版社

[4]中華人民共和國鐵道部標準（TB/T 1686-2000）

作者簡介：

鄒秀偉（1988-），男，遼寧朝陽人，專業：電氣自動化技術，研究方向：電氣維護。

王鵬（1987-），男，河北泊頭人，專業：電氣工程及其自動化、研究方向：電氣維護。