梁春義 上海鐵路局杭州北車輛段

1 轉(zhuǎn)向架檢修線發(fā)展和存在問題

為了適應(yīng)貨車段修發(fā)展，轉(zhuǎn)向架檢修線也在不斷改進(jìn)，2004年隨著提速轉(zhuǎn)向架（K2，K6）出現(xiàn)，既有貨車提速改造，大量帶有交叉桿的轉(zhuǎn)向架需要檢修，在檢修轉(zhuǎn)向架時采用上部懸掛搖枕，轉(zhuǎn)向架底部完全懸空，特別利于新型轉(zhuǎn)向架檢修。從2004年到2010年懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修線成為工藝線改造的主流設(shè)備。其主要形式有兩種：一種是靠鏈條驅(qū)動，裝有走形輪和導(dǎo)向滾輪，可以實現(xiàn)水平和垂直轉(zhuǎn)彎；另一種是取消鏈條驅(qū)動，改為自行小車，每個小車上裝電機(jī)，用安全滑觸線供電。

目前單循環(huán)吊掛檢修線存在的主要缺點(diǎn)：

（1）效率低，按翻轉(zhuǎn)檢查120個轉(zhuǎn)向架×5min=600min計算，需要 10h，不能滿足站段合并后單班出車60輛的要求。

（2）吊掛裝置下面無法放置配套設(shè)備，承載轉(zhuǎn)向架的小車在圓弧段易跑偏掉下，有安全隱患。

（3）發(fā)生鏈條或驅(qū)動裝置故障，整個吊掛線運(yùn)行癱瘓。

（4）小車電氣控制簡單，前部對后部連鎖，小車每到一工位都需要手工釋放風(fēng)動停止器，定位精度低，慣性難于消除，難于與地面設(shè)備良好地配合。

（5）無冗余線路或工位，影響流水線生產(chǎn)檢修效率。

針對單循環(huán)懸掛轉(zhuǎn)向架檢修線的缺點(diǎn)，設(shè)計了多線矩形直線布局，變頻控制自行小車，在矩形過度區(qū)，運(yùn)用變頻控制技術(shù)設(shè)計了小車換道節(jié)點(diǎn)，由編碼器反饋閉環(huán)信號控制轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)盤，實現(xiàn)自動化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化。

2 新型懸掛輸送線布局、結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn)

2.1 布局特點(diǎn)

（1）檢修線設(shè)置獨(dú)立的轉(zhuǎn)向架上、下線工位。設(shè)分解線兩條，組裝線一條，檢修小車檢修支線1條。在檢修線中間設(shè)置有兩條檢修支線快慢通道，現(xiàn)場檢修作業(yè)時可根據(jù)車型的不同，檢修工藝、工序的不同，靈活調(diào)整檢修小車的運(yùn)行路線，提高了生產(chǎn)效率、充分發(fā)揮了檢修線的生產(chǎn)能力。

（2）為保證檢修小車發(fā)生故障時不影響整體物流通道和正常檢修作業(yè)，在檢修線端部設(shè)置有檢修小車故障檢修區(qū)，實現(xiàn)檢修小車故障時能方便的移開檢修小車并進(jìn)行快速檢修。

（3）在主體框架上方裝有安全滑線固定支架，用于安全滑線的裝配，滿足檢修線供電及通訊系統(tǒng)的要求。

2.2 結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn)

（1）檢修線主要包括整體矩環(huán)形構(gòu)架體、獨(dú)立動力智能型構(gòu)架輸送小車（以下簡稱輸送小車）、空中旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、立柱操作臺、輸送小車故障檢修區(qū)、互鎖輔助設(shè)施、檢修線供電及通訊系統(tǒng)。檢修線構(gòu)架主通道基本形狀為矩形閉合結(jié)構(gòu)，主體框架高4.6m，水平主通道長98m，兩側(cè)垂直主通道長20m。如圖1所示。

圖1 檢修線整體矩環(huán)形構(gòu)架

（2）輸送小車是由“走行裝置”、“提升裝置”、“旋轉(zhuǎn)裝置”、“吊鉤組”、電氣系統(tǒng)五大部件(模塊)所組成。輸送小車在吊掛工件時，兩吊鉤能獨(dú)立調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡單并有自鎖功能。提升機(jī)構(gòu)采用帶有自鎖功能的螺旋傳動機(jī)構(gòu)，工件在吊掛運(yùn)行過程中遇突然斷電、誤操作等意外情況不會發(fā)生安全事故。旋轉(zhuǎn)角度為±180°。采用變頻調(diào)速技術(shù)，檢修小車的速度在0～12m/min可調(diào)，保證平穩(wěn)啟動、停止，定位精度不大于±5mm，滿足轉(zhuǎn)向架工位檢修定位的要求，車與車之間具有自動測距及防碰撞功能。如圖2所示。

圖2 檢修小車結(jié)構(gòu)圖

（3）在檢修線不同通道的交叉節(jié)點(diǎn)處采用12個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤改變輸送小車的運(yùn)行方向，轉(zhuǎn)盤到位后通訊和小車供電滑觸線也順利結(jié)合。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤設(shè)計采用大直徑可同時承受軸向力，徑向力，還能承受較大的傾翻力矩的回轉(zhuǎn)軸承，使其轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)變得緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、定位精度高、維護(hù)方便、使用壽命長。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤由上固定板固定在輸送絎架上，回轉(zhuǎn)支承裝在上固定扳上?；剞D(zhuǎn)支承下方的框架上裝有軌道，當(dāng)輸送小車運(yùn)行到軌道上啟動回轉(zhuǎn)支承旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤與主體框架對接完成后檢修小車離開框架進(jìn)入檢修作業(yè)工位。每個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤設(shè)有機(jī)械、電氣雙重保護(hù)裝置。在旋轉(zhuǎn)過程中對停放在上面的輸送小車具有互鎖保護(hù)功能，誤操作而不發(fā)生安全事故。如圖3所示。

圖3 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)組成

（4）每個檢修工位設(shè)有一個立柱操作臺，操作臺包括人機(jī)操作界面和操作按鈕，用于提供對檢修小車、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、地面檢修設(shè)備的操作。

（5）安全滑觸線作為提供動力電源和通訊聯(lián)接的介質(zhì)。共采用兩組八根組合式安全滑觸線，每組四根，為增加抗干擾能力，電源和通訊左右分開設(shè)置。左側(cè)一組三相四線制；右側(cè)一組中的兩根用作檢修小車與主控制系統(tǒng)間的PROFIBUS-DP總線網(wǎng)絡(luò)通訊，另外兩根用作檢修小車與地面人機(jī)操作界面之間485總線網(wǎng)絡(luò)通訊。

3 新型懸掛輸送線的控制系統(tǒng)

檢修線的控制系統(tǒng)按照西門子全集成自動化理念進(jìn)行整體方案設(shè)計，確保控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。控制系統(tǒng)由主控制系統(tǒng)模塊和各個子控制系統(tǒng)模塊組成，主控制系統(tǒng)模塊又可分為主控制室控制模塊和現(xiàn)場控制模塊兩個部分，各子控制系統(tǒng)模塊包括輸送小車控制系統(tǒng)、工位操作控制系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)及地面檢修設(shè)備的分布式I/O控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)。系統(tǒng)留有數(shù)據(jù)通訊接口，數(shù)據(jù)庫的規(guī)范符合HMIS 2.0數(shù)據(jù)規(guī)范的接口數(shù)據(jù)，形成的轉(zhuǎn)向架流水線檢修數(shù)據(jù)具有歷史可追溯性；

（1）輸送小車控制系統(tǒng)控制器采用西門子 S7-200系列 PLC，CPU為 224 CN，并選用EM277 PROFIBUS-DP通訊模塊，PRB信號處理模塊，使輸送小車控制系統(tǒng)可以通過PROFIBUS-DP總線方式接入控制主網(wǎng)，通過485總線以PPI協(xié)議方式與工位操作人機(jī)界面相連。如圖4所示。

圖4 檢修小車控制系統(tǒng)控制器示意圖

為確保系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，系統(tǒng)采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制。為實現(xiàn)對各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確控制，采用旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行準(zhǔn)確的位置信息反饋。每個執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用傳感器進(jìn)行位置保護(hù)，輸送小車前后均安裝有光電傳感器，實現(xiàn)運(yùn)行過程中的防碰撞處理和檢修小車運(yùn)行的智能控制。輸送小車可自動判斷物流通道、快速連接通道的運(yùn)行狀況并自動選擇最佳的運(yùn)行線路，以最快效率運(yùn)行到設(shè)定工位位置。

（2）旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤采用傳感器和限位開關(guān)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)位置反饋和旋轉(zhuǎn)保護(hù)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)到位后，利用電機(jī)電磁制動器的制動和主線或支線上的止擋定位塊，使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與主線或支線實現(xiàn)準(zhǔn)確和可靠連接，保證輸送小車通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)時，絕對安全可靠。

（3）人機(jī)操作界面與輸送小車的通訊通過檢修小車上的S7-200PLC與主控制系統(tǒng)操作進(jìn)行。每個檢修工位設(shè)有人機(jī)操作界面，不但可以顯示輸送小車自身的運(yùn)行和故障信息,還可以顯示來自主控PLC的信息。在任何工位錄入的檢修數(shù)據(jù)通過輸送小車子系統(tǒng)自動發(fā)給上位機(jī)主控PLC，能自動生成信息報表并打印。

4 結(jié)束語

我段采用新型轉(zhuǎn)向架檢修線單班生產(chǎn)能力每天60輛以上，設(shè)備運(yùn)行一年來平穩(wěn)、可靠，成為路內(nèi)轉(zhuǎn)向架檢修線的示范線。主要有以下優(yōu)點(diǎn):

（1）工藝布局合理，作業(yè)方式高度柔性化。針對不同檢修工作量，選擇不同運(yùn)行路線，提高工作效率。

（2）用直角旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤代替圓弧過度軌道，使檢修線直線有效長度增加，為檢修工位升級和新設(shè)備安裝預(yù)留升級空間。

（3）變頻驅(qū)動和編碼器反饋控制輸送小車運(yùn)行，定位準(zhǔn)確與檢修線下方地面設(shè)備良好配合。

（4）西門子控制系統(tǒng)智能化，網(wǎng)絡(luò)化與檢修HMIS系統(tǒng)結(jié)合，真正實現(xiàn)HMIS工位級，實現(xiàn)檢修工作量，檢修人員可追溯性。