單仲喜

摘 要：從機(jī)械、電控角度分析了架車機(jī)的設(shè)計(jì)安全，從零部件加工方面分析了制造安全，再在設(shè)備使用過程中嚴(yán)格防止誤操作，以期提高架車機(jī)的性能和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鐵路；架車機(jī)；設(shè)計(jì)要求；電氣控制

中圖分類號：U279.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.121

1 移動(dòng)式架車機(jī)概述

1.1 基本功能

移動(dòng)式架車機(jī)全套設(shè)備一般由3組移動(dòng)式架車機(jī)組組成，每組移動(dòng)式架車機(jī)組由4臺移動(dòng)式架車機(jī)組成。架車機(jī)起升時(shí)由電控系統(tǒng)進(jìn)行同步控制，確保各架車機(jī)組之間均勻、同步架起整個(gè)列車（3輛編組）、多節(jié)車輛（或車體）、單節(jié)地鐵車輛（或車體）或1輛工程車。

1.2 安全方面的設(shè)計(jì)要求

架車機(jī)設(shè)計(jì)方案應(yīng)具有完整性和可靠性（少維修或易于維修）。

所設(shè)計(jì)的移動(dòng)式架車機(jī)采用先進(jìn)的機(jī)械、電氣、電子元件和優(yōu)質(zhì)材料制成，其中，PLC和觸摸屏的應(yīng)用極大地降低了控制系統(tǒng)的故障率，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用的三合一減速機(jī)可達(dá)到少維修或免維修的要求。設(shè)備日常維修保養(yǎng)只需定期向絲杠絲母和導(dǎo)軌面補(bǔ)充潤滑脂，并清理電氣系統(tǒng)中的灰塵即可。各零部件均實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，互換性好。

當(dāng)架車機(jī)高度范圍超過系統(tǒng)允許值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)、鎖定，并報(bào)警，同時(shí)顯示出故障架車機(jī)的位置，直至超限故障排除為止。為了保證操作安全，在總控制臺與車輛另外一側(cè)設(shè)置了遠(yuǎn)程控制按鈕盒（移動(dòng)式操作緊急按鈕）與總控制臺相連，用來監(jiān)控架車機(jī)的工作狀態(tài)，確認(rèn)主控制臺的起升、下降指令。

2 采用的規(guī)范和適用標(biāo)準(zhǔn)

架車機(jī)的設(shè)計(jì)采用的規(guī)范和適用標(biāo)準(zhǔn)主要有《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50157—2013）、《一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差》（GB/T 1804—2000）、《形狀和位置公差 未注公差的規(guī)定》（GB/T 1184—1996）、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700—2006）、《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB/T 985.1—2008）、《重型機(jī)械通用技術(shù)條件》（JB/T 5000—2007）、《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范》（GB 50231—2009）、《工業(yè)金屬安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50235—1997）、《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50168—2006）和《起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 3811—2008）。

3 設(shè)備技術(shù)要求

3.1 機(jī)械方面的技術(shù)要求

移動(dòng)式架車機(jī)的承載螺母設(shè)計(jì)為雙螺母結(jié)構(gòu)，安全螺母與工作螺母之間設(shè)置了三套檢測開關(guān)，可使架車機(jī)的安全得到雙重保證。

工作螺母監(jiān)測開關(guān)。工作螺母與安全螺母之間的接近傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)控、檢測承載螺母的磨損量。一旦承載的工作螺母超過設(shè)計(jì)磨耗量，工作螺母與安全螺母之間的接近傳感器就會被激發(fā)，安全螺母立刻作用，接近傳感器發(fā)出信號通知PLC進(jìn)行報(bào)警、停機(jī)，提醒檢修人員及時(shí)檢修。

工作螺母脫扣監(jiān)測開關(guān)。一旦工作螺母螺紋被剪切造成脫扣，向下壓合脫扣監(jiān)測開關(guān)，脫扣監(jiān)測開關(guān)就會發(fā)出信號通知PLC進(jìn)行報(bào)警、停機(jī)，提醒檢修人員及時(shí)檢修。

工作螺母和托架脫開監(jiān)測開關(guān)。當(dāng)托架在下降過程中因故障或受障礙物影響而卡死不動(dòng)時(shí)，電機(jī)會驅(qū)動(dòng)工作螺母繼續(xù)下降，而工作螺母與托架脫開，監(jiān)測開關(guān)被觸及，立即發(fā)出訊號，通過PLC進(jìn)行報(bào)警和停機(jī)保護(hù)。

當(dāng)絲杠突然斷裂時(shí)（此種事件發(fā)生的概率非常?。捎诮z杠采用上承載、上傳動(dòng)的方式，所以只能是上承重部分絲杠斷裂，也就是絲杠螺母以上部分?jǐn)嗔?，絲母下部絲杠還能作為支撐，且4臺架車機(jī)均衡地架起一臺車，如果一臺架車機(jī)絲杠突然斷裂，另一對角線上的2臺架車機(jī)完全有能力支撐住車體，防止所架車體變形或傾覆。

3.2 電氣控制方面的技術(shù)要求

所設(shè)計(jì)的移動(dòng)式架車機(jī)組應(yīng)具有完善的故障自診斷功能，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)控和顯示報(bào)警。觸摸屏上應(yīng)顯示相應(yīng)的故障提示，只要根據(jù)相應(yīng)故障提示，便可知道故障性質(zhì)，然后根據(jù)故障性質(zhì)排除故障。故障診斷系統(tǒng)的顯示和操作界面均采用中文界面。

移動(dòng)式架車機(jī)組的各電機(jī)采用電氣互鎖。當(dāng)一臺移動(dòng)式架車機(jī)的電機(jī)出現(xiàn)故障（或被按下急停按鈕，或停止按鈕）時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各臺移動(dòng)式架車機(jī)組的電機(jī)都自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以保護(hù)被架的車體。

每臺移動(dòng)式架車機(jī)都應(yīng)配備相同型號的鼠籠式制動(dòng)電機(jī)，當(dāng)設(shè)備在任一方向的運(yùn)動(dòng)過程中在任意位置上被緊急停機(jī)，系統(tǒng)將自動(dòng)鎖定。只有重新供電，才能恢復(fù)任一方向的運(yùn)動(dòng)。這樣能防止誤操作引起的車輛和設(shè)備損壞。

各托架提升臂應(yīng)設(shè)有超高和超低位置的紅色燈光指示，每臺移動(dòng)式架車機(jī)及其托架都應(yīng)設(shè)有高低限位開關(guān)。當(dāng)高度達(dá)到行程范圍最高值，或者任意一臺架車機(jī)達(dá)到最高升程或降到最低位置（限位開關(guān)動(dòng)作）時(shí)，電控系統(tǒng)在自動(dòng)切斷電機(jī)電源的同時(shí)，通過聲音報(bào)警提醒現(xiàn)場工作人員，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)停止工作，直到故障排除后，設(shè)備方可重新使用。

當(dāng)高低限位開關(guān)和緊急限位開關(guān)均出現(xiàn)故障時(shí)（此種可能性發(fā)生的概率非常小），在機(jī)械上設(shè)有碰撞緩沖裝置的同時(shí)，電控系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)電機(jī)電流的變化自動(dòng)切斷電機(jī)電源，以保護(hù)架車機(jī)。

當(dāng)移動(dòng)式架車機(jī)組的同步系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。如果在設(shè)定的調(diào)整時(shí)間內(nèi)，架車機(jī)組起升或下降還未同步，電控系統(tǒng)應(yīng)在自動(dòng)切斷電機(jī)電源的同時(shí)，通過聲音報(bào)警提醒現(xiàn)場工作人員。

各行程開關(guān)均應(yīng)設(shè)有遮擋，防止工作中的誤碰。所有電源開關(guān)和選擇開關(guān)都是鑰匙型的，保證只有專業(yè)人員才能操作，以防因誤動(dòng)作而引起人員或設(shè)備的損傷。

4 主要部件材料的焊接、涂裝處理

所有部件與零件均應(yīng)按照使用要求，保證足夠的強(qiáng)度和剛度，并采用防高溫老化、防水、防銹和防腐蝕的材料。如果表面采用涂料、噴漆或電鍍工藝來防水和防腐蝕，應(yīng)注明零件、防護(hù)層的材料和加工工藝，并注明使用壽命和使用要求。

機(jī)架和走行部組成的各零部件所用材料要符合GB 1591—88、GB 699—88、GB 700—88中的規(guī)定，并對主梁材料的化學(xué)成分進(jìn)行檢查，出具質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告。

4.1 焊接處理

車架焊接應(yīng)選擇合理的焊接方法、焊接材料和焊接工藝參數(shù)等，并合理確定焊接坡口。通用技術(shù)要求如下：①各零部件的制造應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的圖紙要求；②板材下料采用數(shù)控火焰切割機(jī)切割，并經(jīng)機(jī)械校平或人工矯正；③板材壓型后，其減少的壁厚不得大于原壁厚的10%，并不得有裂紋、皺折和過燒等缺陷；④車架和梁所有的焊接接頭和焊接坡口均應(yīng)通過機(jī)械加工來實(shí)現(xiàn)；⑤所有對接焊縫兩端都要加設(shè)引弧板、熄弧板；⑥車架和諸梁組焊前、后均應(yīng)除銹，其焊接要按照GB/T 985—2008和Q/ZB 74中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，阻焊完成后，需采用合適的方法消除內(nèi)應(yīng)力；⑦車架、諸梁及有關(guān)零部件的機(jī)械加工表面、非加工表面棱角要打磨修鈍；⑧材料不夠大時(shí)，允許選擇合適坡口對接，但應(yīng)對接牢固；⑨對接焊縫在車架、車梁某處只能是一條，即對接焊縫應(yīng)相互錯(cuò)開，并選擇合理的對接處。

4.2 涂裝處理

為了提高設(shè)備油漆涂裝質(zhì)量，鋼結(jié)構(gòu)件在涂裝前應(yīng)進(jìn)行磷化處理，主要工藝流程如下：

機(jī)架等大型構(gòu)件：鋼板、槽鋼、角鋼等型材進(jìn)廠→抽檢→拋丸清理→下料→焊接→清理→磷化處理→涂防銹漆。

小構(gòu)件（≤2 000 mm×2 000 mm×10 mm）：鋼板、槽鋼、角鋼等型材進(jìn)廠→抽檢→拋丸清理→下料→焊接→磷化處理→涂防銹漆。

按鐵路機(jī)車車輛工藝要求，涂裝一遍H06-2鐵紅環(huán)氧酯底漆和3遍丙烯酯聚氨酯瓷漆，涂層厚度50～60 μm。該配方為成熟的“三防”（防濕熱、防鹽霧、防霉菌）工藝。

5 設(shè)備安全與防護(hù)

5.1 防誤操作

在架車機(jī)的設(shè)計(jì)中，要設(shè)有誤操作診斷功能，故障顯示語言要通俗易懂。系統(tǒng)要具有各種失效、誤操作保護(hù)措施，包括：①“上升、下降”單項(xiàng)保護(hù)。在聯(lián)動(dòng)操作時(shí)，電氣線路通過對“上升、下降”的互鎖，保證其只能向上或向下一個(gè)方向運(yùn)作。②設(shè)置上工作限位和下工作限位。③當(dāng)一臺單機(jī)上的同步傳感器失效時(shí)，PLC根據(jù)同步傳感器輸出信號的異常立即發(fā)出信號，使其他架車機(jī)停止工作，以保護(hù)系統(tǒng)，防止車輛傾覆。④當(dāng)因某種原因造成電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而載重螺桿卡死不轉(zhuǎn)時(shí)，PLC根據(jù)同步傳感器輸出信號的異常，將指令傳遞給控制系統(tǒng)作切斷操作，并報(bào)警，避免被架車輛傾覆。⑤當(dāng)選擇組合聯(lián)動(dòng)操作后，如果出現(xiàn)的不同步范圍超過一車為任意二柱6 mm，相鄰二車為任意二柱6 mm，三車為任意二柱8 mm時(shí)，電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。如果在設(shè)定的調(diào)整時(shí)間內(nèi)架車機(jī)組起升或下降還未同步，電控系統(tǒng)就會在自動(dòng)切斷電機(jī)電源的同時(shí)，通過聲音報(bào)警提醒現(xiàn)場工作人員。⑥當(dāng)主接觸器失效時(shí)，PLC根據(jù)主接觸器輔助觸點(diǎn)輸出信號的異常情況。⑦輔助接觸器誤操作或失效時(shí)，PLC能進(jìn)行監(jiān)控、保護(hù)。

5.2 環(huán)境防護(hù)

要使設(shè)備適應(yīng)自然環(huán)境，可采取以下防護(hù)措施：①移動(dòng)式架車機(jī)配套使用的所有電氣元件、部件，包括控制臺連接使用的電纜均選用適合濕熱環(huán)境的產(chǎn)品，各種電線采用阻燃、無毒的產(chǎn)品；②所有機(jī)械緊固件均選用經(jīng)鍍鋅鈍化處理的產(chǎn)品，導(dǎo)電緊固件需具有良好電鍍層；③設(shè)備機(jī)械相對運(yùn)動(dòng)的部位都要采取相應(yīng)的潤滑措施。

5.3 電氣防護(hù)

整套設(shè)備具有可靠的接地、接零保護(hù)，端子板采用優(yōu)質(zhì)絕緣材料，同時(shí)具備電機(jī)任意兩相短路保護(hù)功能，A、C兩相對地短路保護(hù)功能，電動(dòng)機(jī)的過載和過熱保護(hù)功能以及任意一點(diǎn)的保護(hù)接地功能。柜門設(shè)機(jī)械閉鎖、電氣閉鎖，臺柜內(nèi)照明設(shè)施齊全。

6 結(jié)束語

綜上所述，我們要嚴(yán)格把控架車機(jī)的設(shè)計(jì)和使用。為了加快鐵路機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展步伐，保證架車機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量，提高架車機(jī)的耐久性和可靠性，延長工件的使用壽命，在設(shè)計(jì)架車機(jī)時(shí)，要注重對細(xì)節(jié)的把握，全方面考慮架車機(jī)在使用中出現(xiàn)的各個(gè)方面的問題。在加工時(shí)，要注重具體的流程環(huán)節(jié)，仔細(xì)研究工藝技術(shù)對架車機(jī)質(zhì)量的影響，從而在不斷的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)規(guī)律方法，最終實(shí)現(xiàn)提升架車機(jī)性能和質(zhì)量的目的。

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〔編輯：王霞〕