王洪昆，王永剛

（1 王洪昆 烏魯木齊鐵路局烏魯木齊西車輛段，新疆烏魯木齊830023；2 王永剛 北京鐵科合力科技有限責(zé)任公司，北京100082）

新型雙層懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線

王洪昆1，王永剛2

（1 王洪昆 烏魯木齊鐵路局烏魯木齊西車輛段，新疆烏魯木齊830023；2 王永剛 北京鐵科合力科技有限責(zé)任公司，北京100082）

根據(jù)烏魯木齊西車輛段（簡稱：烏西車輛段）轉(zhuǎn)向架檢修車間的平面布置及規(guī)模，設(shè)計生產(chǎn)了新型雙層懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線。流水線占地面積小，有效提高了轉(zhuǎn)向架檢修效率，方便檢修作業(yè)。

雙層；懸掛式；轉(zhuǎn)向架檢修線

隨著中國鐵路的快速發(fā)展，鐵路貨車檢修工藝水平及工裝設(shè)備也在不斷改進(jìn)及更新。貨車轉(zhuǎn)向架的檢修形式經(jīng)歷了從地攤式作業(yè)、地面板鏈?zhǔn)捷斔蛶А覓焓睫D(zhuǎn)向架檢修流水線的不同發(fā)展階段。特別是由于近年鐵路提速過程中使用了大量帶有交叉桿的轉(zhuǎn)向架，而這些帶有交叉桿的轉(zhuǎn)向架采用上部懸掛搖枕，構(gòu)架底部完全懸空的方式更利于檢修，因此懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線已經(jīng)成為轉(zhuǎn)向架檢修庫改造的主流方向。但目前懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線基本都為單層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)占地面積較大，對一些車間布局緊湊的車輛檢修單位并不適用。

由于烏西車輛段轉(zhuǎn)向架檢修的作業(yè)場地較為狹小，因此針對烏西車輛段轉(zhuǎn)向架檢修車間的實(shí)際情況，烏西車輛段聯(lián)合北京鐵科合力科技有限責(zé)任公司共同設(shè)計生產(chǎn)了雙層結(jié)構(gòu)的懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線，流水線端頭利用升降裝置進(jìn)行上下層轉(zhuǎn)換，下層結(jié)構(gòu)還可以利用平移裝置進(jìn)行檢修線的擴(kuò)展。相比單層懸掛式檢修流水線，這種雙層檢修流水線具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

1 新型雙層檢修線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝布局

1.1 結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)

（1）新型雙層檢修線主要包括流水線框架式線體、輸送機(jī)械手、提升裝置、平移裝置、互鎖輔助設(shè)施、工位操作臺、供電及通訊系統(tǒng)等（圖1、圖2）。

圖1 雙層懸掛線示意圖（平面視圖）

圖2 雙層懸掛線示意圖（側(cè)視圖）

（2）流水線線體采用龍門框架結(jié)構(gòu)形式，由橫梁、縱梁及輔助支撐焊接成為閉合結(jié)構(gòu)體，確保具有足夠的強(qiáng)度和剛度。主線側(cè)線體為雙層結(jié)構(gòu)，下層為主線檢修通道，上層為輸送機(jī)械手返回通道，主線側(cè)線體框架高6.2 m；輔線側(cè)線體為單層結(jié)構(gòu)，為輔助檢修通道，線體框架高3.8 m。

（3）輸送機(jī)械手用于對構(gòu)架進(jìn)行吊掛式輸送與輔助檢修。機(jī)械手具有走行、提升、旋轉(zhuǎn)、卡緊松開4組執(zhí)行機(jī)構(gòu)和自由度。輸送機(jī)械手各執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作采用變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制，確保執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作啟動平穩(wěn)，運(yùn)轉(zhuǎn)平順，定位準(zhǔn)確。機(jī)械手的走行操作采用位置傳感器進(jìn)行反饋，機(jī)械手可以知道自身在流水線中所處的準(zhǔn)確位置。

（4）在雙層線的兩個端部，分別安裝了升降裝置。升降裝置用于把輸送機(jī)械手在上下層通道之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。裝置采用絲杠螺旋方式進(jìn)行升降作業(yè)，利用直線導(dǎo)軌進(jìn)行導(dǎo)向，并采用變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速控制，升降動作平穩(wěn)。

（5）在檢修線的主線通道和輔線通道之間，設(shè)置了兩組平移裝置。用于把輸送機(jī)械手在主線檢修通道和輔線檢修通道之間進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。每組平移裝置均具有兩個平移平臺，可使平移裝置在進(jìn)行輸送機(jī)械手轉(zhuǎn)運(yùn)時，最短時間內(nèi)使主線通道保持暢通。

（6）在檢修工位的流水線立柱上，設(shè)置有工位操作臺。工位操作臺用于提供對工位處輸送機(jī)械手的動作操作和智能調(diào)度操作，并提供對工位檢修設(shè)備進(jìn)行操作，同時還可以進(jìn)行檢修工位的檢修信息錄入。升降裝置和平移裝置處的工位操作臺還可以提供對升降裝置和平移裝置的操作。

（7）系統(tǒng)采用安全滑觸線提供動力電源和通訊連接。

（8）在升降裝置、平移裝置上以及升降裝置、平移裝置與流水線連接部位，均設(shè)置互鎖保護(hù)設(shè)施，采用純機(jī)械方式的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在裝置上和裝置及流水線之間進(jìn)行自動安全互鎖。

1.2 工藝布局

在設(shè)計雙層懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線時，為擴(kuò)展檢修能力和優(yōu)化檢修工藝，在雙層線的下層檢修主線之外還設(shè)置了一條輔助檢修線。檢修主線主要設(shè)置分解、檢查、組裝等檢修時間較短的檢修作業(yè)，檢修輔線則主要設(shè)置交叉桿更換、大部件焊修、更換等檢修時間較長的檢修作業(yè)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)向架經(jīng)過翻轉(zhuǎn)檢查工位后，對于不需要進(jìn)行復(fù)雜檢修的轉(zhuǎn)向架，直接在檢修主線上進(jìn)行下一步檢修和組裝；而對于確定需要進(jìn)行復(fù)雜檢修的轉(zhuǎn)向架，則由平移裝置移送到檢修輔線進(jìn)行檢修，在檢修輔線檢修完畢后，再由另一套平移裝置移送回檢修主線進(jìn)行檢修和組裝，使流水線運(yùn)行效率更高。具體工藝布局如圖3所示。

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

雙層懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線的控制系統(tǒng)按照當(dāng)前先進(jìn)的控制模式進(jìn)行開發(fā)，采用西門子全集成自動化（TIA）理念進(jìn)行整體方案設(shè)計，應(yīng)用了工業(yè)以太網(wǎng)、Propibus現(xiàn)場工業(yè)總線、總線信號導(dǎo)軌傳輸技術(shù)等先進(jìn)控制方法及技術(shù)，并且控制器系列產(chǎn)品、控制網(wǎng)絡(luò)及其產(chǎn)品均全部采用了西門子的產(chǎn)品，確保了控制系統(tǒng)的先進(jìn)性、高效性及穩(wěn)定性。

控制系統(tǒng)由主控制系統(tǒng)和各個子控制系統(tǒng)組成，其中子控制系統(tǒng)包括輸送機(jī)械手控制系統(tǒng)、平移裝置控制系統(tǒng)、升降裝置控制系統(tǒng)、工位操作控制系統(tǒng)、地面設(shè)備集中控制系統(tǒng)等?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（1）主控制系統(tǒng)包括計算機(jī)工作站、監(jiān)控屏幕、主控制PLC系統(tǒng)等部分?？梢赃M(jìn)行現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)時監(jiān)控，轉(zhuǎn)向架檢修信息管理及輔助控制和調(diào)度等功能。主控制可采用動畫方式實(shí)施實(shí)時模擬監(jiān)控各個檢修轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行位置及檢修狀況和檢修信息，可實(shí)時監(jiān)控各個輸送機(jī)械手小車，空中旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤運(yùn)行狀況。并且計算機(jī)工作站可負(fù)責(zé)管理生產(chǎn)信息，保存生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可做統(tǒng)計報表和質(zhì)量分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)可追溯性。

（2）輸送機(jī)械手控制系統(tǒng)、平移裝置控制系統(tǒng)、升降裝置控制系統(tǒng)用于對各自控制對象進(jìn)行動作控制和信息采集。這些子系統(tǒng)主要包括S7－200PLC控制器及相應(yīng)的擴(kuò)展模塊單元、通訊單元等。

（3）工位操作系統(tǒng)用于提供對工位處的輸送機(jī)械手、升降裝置、平移裝置以及地面檢修設(shè)備進(jìn)行操作和監(jiān)控。系統(tǒng)采用工業(yè)人機(jī)界面和操作按鈕組合的方式來提供操作及信息顯示。

（4）系統(tǒng)綜合應(yīng)用了西門子強(qiáng)大的通訊功能，實(shí)現(xiàn)了各個控制部分之間的實(shí)時通訊和數(shù)據(jù)交換。①輸送機(jī)械手控制系統(tǒng)、平移裝置控制系統(tǒng)和升降裝置控制系統(tǒng)采用PPI通訊協(xié)議與工位操作系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接，使工位操作系統(tǒng)可方便操作輸送機(jī)械手、平移裝置和升降裝置。②輸送機(jī)械手控制系統(tǒng)、平移裝置控制系統(tǒng)和升降裝置控制系統(tǒng)通過Profibus DP工業(yè)總線與主控制PLC連接，由主控制PLC采集輸送機(jī)械手、平移裝置、升降裝置信息，進(jìn)行分析與計算并轉(zhuǎn)發(fā)給各個子控制系統(tǒng)。③主控制PLC采用工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行通訊，可以提供大數(shù)據(jù)量的高速通訊，由上位機(jī)組態(tài)對現(xiàn)場運(yùn)行信息及檢修信息進(jìn)行管理。雙層懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線的控制系統(tǒng)提供了良好的總線接口和以太網(wǎng)擴(kuò)展接口，可與HMIS及其他信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

圖3 雙層懸掛線檢修工藝示意圖

2.2 控制系統(tǒng)特點(diǎn)

利用西門子工業(yè)通訊技術(shù)，主控制系統(tǒng)和各個子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全互聯(lián)，可以實(shí)時進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交換，各個子系統(tǒng)單元不僅知道自身在流水線中所處的位置和狀態(tài)，同時也可知道其他子系統(tǒng)單元的位置與狀態(tài)，因此系統(tǒng)通過先進(jìn)的算法與通訊，使流水線實(shí)現(xiàn)全自動的智能調(diào)度運(yùn)行功能。

在流水線運(yùn)行過程中，檢修工位的檢修作業(yè)完畢后，只需在工位操作人機(jī)界面的工位分布圖形上點(diǎn)擊輸送機(jī)械手要運(yùn)行到目的工位，系統(tǒng)即自動會調(diào)度平移裝置、升降裝置等子系統(tǒng)單元運(yùn)行，使調(diào)度機(jī)械手自動運(yùn)行到目的位置。

智能調(diào)度功能不僅使輸送機(jī)械手可在任意檢修工位之間進(jìn)行自動調(diào)度運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)在上下層流水線之間的完全自動往復(fù)運(yùn)行，大大提高了操作便利性和流水線的運(yùn)行效率。

圖4 雙層懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修線控制系統(tǒng)示意圖

3 結(jié)束語

新型雙層檢修線運(yùn)行一年來安全、平穩(wěn)、可靠，成為鐵路內(nèi)轉(zhuǎn)向架檢修工藝線的示范線。具有工藝布局合理，作業(yè)方式高度柔性化；流水線自動化程度高，提高生產(chǎn)效率；充分利用場地空間位置，有節(jié)省地面空間的優(yōu)點(diǎn)。

［1］ 陳 雷，張志建.70 t級鐵路貨車及新型零部件［M］.中國鐵道出版社，2006.

［2］ SIEMENS SIMATIC S7－200可編程控制器系統(tǒng)手冊［Z］.2008.

［3］ SIEMENS SIMATIC s7－300模塊數(shù)據(jù)設(shè)備手冊［Z］.2009.

［4］ SIEMENS SIMATIC WinCC flexible 2008系統(tǒng)手冊［Z］.2008.

［5］ SIEMENS SIMATIC Smart700、Smart1000操作手冊［Z］.2010.

New Type of Double Layer Suspension Bogie Maintenance Line

WANG Hongkun1，WANG Yonggang2
（1 Urumqi West Vehicle Depot，Urumqi Railway Bureau，Urumqi 830023 Xinjiang，China；2 Beijing TieKeHeLi technology Co.，Ltd.，Beijing 100082，China）

According to the plane layout and scale of bogie maintenance workshop in Urumqi West Ddepot，the new double layer suspension bogie maintenance line was designed，which has the advantages of small occupation area，improves the maintenance efficiency，and affords convenience for the maintenance operation.

double layer；suspension；bogie maintenance line

U279.3＋3

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.01.26

1008－7842（2014）01－0116－04

8—）男，高級工程師（

2013－08－28）