翻車機定位車自動接車設計

劉寶申

秦皇島港股份有限公司第九港務分公司

1 引言

自2006年秦皇島港煤五期工程正式投產運營以來，翻車機作業(yè)前的定位車接車一直采用人工操作定位車的傳統(tǒng)方式，即在鐵路重車到達降弓標時，由翻車機入口司機走到定位車機身上手動操作定位車，將定位車人工開到重車3、4節(jié)之間，而后入口司機目測大概位置停止定位車，將主臂插入車皮溝襠中。由人工操作定位車接車，一方面接車時間長，容易發(fā)生誤操作、重復操作；另一方面易受天氣因素影響，效率低下。人員操作定位車需要反復上下大機、橫穿掛纜，極易發(fā)生安全事故[1]。目前，智能化、無人化是港口發(fā)展的方向，為使設備可以由少數人員甚至無人操作，節(jié)省人員上機操作時間，提升作業(yè)效率，實現翻車機定位車的自動接車具有重要意義。

2 解決方案

要實現定位車自動接車的設計，一是根據降弓標及重車停車位置確定定位車接車位置區(qū)域，在此區(qū)域安裝光電管反光板；二是根據定位車編碼器判定定位車尋位方向，尋找接車位；三是根據接車位置和定位車編碼器數值設定定位車減速位置。

2.1 反光板支架設計

圖1 反光板起始位置

雖然火車軌道上有降弓標，但是火車司機停車的位置并不是完全固定。以降弓標為起點，到重車3、4節(jié)之間為反光板起始位置(見圖1)。通過統(tǒng)計10次重車停車位置(見表1)，可以看出，每次停車位置之間的誤差不超過5 m，得出設定反光板支架長度為6 m，兩邊留有余量，可以滿足所有重車停車位置。根據反光板支架進行地面基礎制作，使支架穩(wěn)固，不會受震動影響光電管對位。

表1 重車停車位置

反光板支架有雨搭設計，防止雨水、灰塵等灑落在反光板上，干擾信號。反光板固定板及雨搭材質為不銹鋼，防止現場環(huán)境對其腐蝕。支架上下可調，可以準確對位光電管。反光板型號為TD-03，尺寸為80 mm×55 mm，能夠滿足現場需求，且性價比高。打孔安裝，整齊穩(wěn)固。

2.2 邏輯判定

定位車編碼器數值代表定位車的行走位置。開始自動接車時，首先根據重車停車位和定位車位置進行定位車尋位方向判定。以最常見的情況為例，當流程作業(yè)完畢時，定位車根據自動狀態(tài)停在司機室樓下，此時定位車編碼器數值約為130 000。

下列重車到降弓標停車后，開始自動接車，定位車自動接車位置大約為22 000，當編碼器數值顯示22 000時，定位車會自動返回，尋找22 000左右的接車位置。到設定為25 000的位置時，定位車開始減速，慢速返回，防止由于慣性造成返回過量。當2# 主臂光電管導通時，程序會記錄當時的編碼器數值(見圖2)。

圖2 2#主臂光電管導通

再減去車皮溝襠距離650 mm，得出停車距離。此時2個光電管導通，主臂伸出，插入車皮溝襠，完成自動接車(見圖3)。

圖3 2個光電管同時導通

2.3 控制程序

編寫定位車自動接車的程序，以定位車在司機室樓下為例，自動接車需要滿足的條件有：主臂、輔臂縮回到位，主臂選擇，不在自動狀態(tài)下，所有站都在遠程位等。當定位車位置大于22 000，開始自動接車時，定位車會返回尋位(見圖4)。

圖4 判定尋位方向，定位車返回尋位

CANCEL_LATCH標簽會取消作業(yè)完畢的上列車保留的自動狀態(tài)，使定位車自動接車完畢，翻車機符合自動作業(yè)的自動狀態(tài)(見圖5)。

圖5 自動接車完畢程序圖

翻車機和定位車作業(yè)有4種速度模式，由于設備運行年限長，為防止翻車機系統(tǒng)鋼結構、機構部件等機構疲勞狀態(tài)的惡化，目前作業(yè)采用最慢速(LOW_LOW_SPEED)。4種速度模式分別對應4種減速距離，當定位車位置小于25 000時開始減速，防止定位車由于慣性造成返回過量，對位不準(見圖6)。

圖6 定位車減速位置判定程序

當2#光電管導通后，程序記錄編碼器數值，之后減650 mm定位車停止。如果因為故障或其他原因光電管沒有導通，定位車會停止到16 000的位置，尋位失敗(見圖7)。

圖7 定位車停止位置判定程序

定位車尋位完畢，2個光電管同時導通，定位車主臂伸出，自動接車完畢(見圖8)。

圖8 定位車主臂伸出判定程序

2.4 上位機界面

在翻車機上位機軟件RSView32上添加標簽，GREET_TRAIN_HMI。在上位機的鐵路信號界面上添加定位車自動接車按鈕(見圖9)。

圖9 翻車機上位機界面

3 實施效果

目前CD8翻車機的定位車自動接車系統(tǒng)已經投入使用了半年時間，程序判定準確，定位車接車停止位置正確，伸主臂可以準確插入車皮溝襠，極大提高了作業(yè)效率，避免了人員操作定位車時可能出現的錯誤。后續(xù)計劃在定位車主臂上方增加攝像頭，使設備可視化，實時監(jiān)控設備狀態(tài)，如果出現定位車自動接車失敗，可以根據攝像頭實現上位機手動接車，不會造成因看不到現場狀況而由司機上定位車操作接車耽誤作業(yè)時間的情況，使設備更加可控。

4 結語

翻車機定位車自動接車系統(tǒng)根據反射型光電管原理和定位車編碼器數值邏輯判定進行設計，在重車停車位置不固定的情況下，利用原始設備上的反射型光電管和新增的可調反光板，通過編寫和修改程序實現定位車自動接車。該系統(tǒng)使接車環(huán)節(jié)實現智能化、無人化，既提高了作業(yè)效率和安全性，又能夠將降低勞動強度，為港口的智能化、無人化建設提供了一個新的思路。