數(shù)控架車技術帶來的鐵路貨車檢修方式的革命性變化

秦春林+張惠

摘 要： 通過改變架車機架車、轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)模式，用新型數(shù)控架車機、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤替代傳統(tǒng)的氣動架車機架車、人工推、拉、吊運轉(zhuǎn)向架的作業(yè)模式，實現(xiàn)架車、轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)減員、增效以及消除安全隱患的目標。應用新的技術，可將參與作業(yè)人員降低至傳統(tǒng)模式作業(yè)人員的1/5，作業(yè)時間降低為原來的1/5，同時，用新設備替代人工作業(yè)，充分保障了操作人員的人身安全，消除了作業(yè)過程中的安全隱患。新型數(shù)控架車技術將給貨車段修工作帶來一次新的革命性變化。

關鍵詞：數(shù)控架車；貨車段修；人身安全

0 前言

目前，段修車體檢修工藝中各車輛段大多采用氣動架車機進行車體架、落車作業(yè)，依靠人工配合行車進行轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)。

采用氣動架車機進行架、落車作業(yè)，需要每組三人以上的操作者，一人操作閥門，一人負責安裝架車機安全銷，一人負責安全監(jiān)護。氣動架車機只能進行單端起落，無法使整個車體同時起落，每架起一個車體需分兩次作業(yè)，在心盤墊調(diào)整過程中的高度轉(zhuǎn)換尤其不方便，效率極其低下。同時，氣動架車速度的快慢由人工操作控制閥門實現(xiàn)，然而，氣動驅(qū)動會出現(xiàn)突升、突降、不同步的情況，整個工作系統(tǒng)存在不穩(wěn)定性，作業(yè)過程中需人員密切配合，呼喚應答，存在較大安全隱患。

采用傳統(tǒng)方式進行轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)，需人工將轉(zhuǎn)向架從車體下方的兩端推出，之后用行車將轉(zhuǎn)向架逐個吊運至檢修工位，吊運過程中，必須及時避讓地面設備及人員，不僅作業(yè)效率低，且存在安全隱患。

采用新型數(shù)控架車機、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤替代傳統(tǒng)的氣動架車機架車、人工推、拉、吊運轉(zhuǎn)向架的作業(yè)模式，可實現(xiàn)架車、轉(zhuǎn)向架輸送作業(yè)減員、增效以及消除安全隱患的目標。新型數(shù)控架車機可實現(xiàn)一人操作、四點同時架車的作業(yè)目標，且升降高度可任意調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)到位后，定位插銷可自動鎖緊，無需人員配合作業(yè)，在提高工作效率的同時，降低了作業(yè)人員數(shù)量、消除了安全隱患。公鐵兩用車、重型轉(zhuǎn)盤的使用，可實現(xiàn)一人輸送轉(zhuǎn)向架的作業(yè)目標。利用公鐵兩用車的遙控功能，替代人工作業(yè)，一次性將轉(zhuǎn)向架從車體下方推（或拉）出，并沿車間軌道進行輸送，利用軌道上安裝的轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向架自動轉(zhuǎn)向，直至將轉(zhuǎn)向架輸送至檢修車間。同時，轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤采用地基基礎定位方式定位，承載能力足以滿足調(diào)車機正常通過。

新型數(shù)控架車機、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤的應用，必將會給貨車段修工作帶來一次革命的變化。

1 技術介紹與分析

1.1 新型數(shù)控架車技術

針對氣動架車機的缺點，新型數(shù)控架車技術已被正式開發(fā)出來。其主要結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)勢如下：

1.1.1 主要技術參數(shù)

數(shù)控架車機額定舉升能力4×10噸；負載升降速度1600mm/min；最大升降高度1600mm；同步控制精度±1mm；工作電壓AC380V。

1.1.2 新型數(shù)控架車系統(tǒng)

由4個單臺架車機組成，選用伺服控制系統(tǒng)，每臺架車機的電源線及控制線均與總控制臺相連，統(tǒng)一由一臺總控制臺控制，實現(xiàn)了四點架車的同步控制。

1.1.3 新型數(shù)控架車機

選用伺服電機、精密減速機、滾動絲杠配套傳動系統(tǒng)。位置控制按鈕既能控制架車機達到檢修所需的的三個固定位置，又能控制架車機在行程內(nèi)升降至任意高度，以便于調(diào)整心盤位置。架車速度約為1600mm/min，從而使架車及位置調(diào)整時間降低為氣動驅(qū)動架車機的1/5。由于采用精密的傳動結(jié)構(gòu)，使新型數(shù)控架車機四點的同步誤差小于1mm，若四點同步誤差超過1mm時，系統(tǒng)將自動報警并停止工作，定位插銷會自動鎖緊，保證了作業(yè)安全。當車體架、落位置調(diào)整確定后，各架車機定位插銷將自動鎖緊，人眼可直接觀察到其鎖緊狀態(tài)，免去人工手動插、拔作業(yè)，確保了作業(yè)過程的安全。

1.1.4 新型數(shù)控架車機所選用的伺服電機

采用了電互鎖方式，當一臺伺服電機出現(xiàn)故障時，同步控制系統(tǒng)和電機保護系統(tǒng)將控制系統(tǒng)內(nèi)所有電機停止運轉(zhuǎn)。而且，每臺架車機均設有上、下行程限位保護功能，當任意一臺架車機達到最高升程或最低位置時，同套內(nèi)所有架車機將全部停止工作，以防止車體過限位。

1.1.5 設有安全螺母

在架車機內(nèi)部，每個舉升螺母的下部均設有安全螺母，以保證舉升螺母發(fā)生故障時，安全螺母能夠替代承載，從而保證架車安全。

1.1.6 相對位置自動調(diào)節(jié)

為滿足不同型號、長度的車體架、落，新型數(shù)控架車機還具備沿車體長度方向上的相對位置自動調(diào)節(jié)功能，僅需按動相應控制按鈕，即可實現(xiàn)調(diào)節(jié)，從而達到滿足各型不同車體型號的車體架、落的作業(yè)需求。

1.1.7 新型數(shù)控架車機系統(tǒng)所承載載荷

所承載載荷完全根據(jù)貨車各車型車體重量進行設計計算，設計載荷大于實際車體最大重量的2倍。機械及傳動結(jié)構(gòu)設計合理有效，并采用機構(gòu)模擬、有限元分析等手段，保障總體結(jié)構(gòu)滿足設計參數(shù)要求，確保架車機具有足夠的強度及傳動效率，從而保證設備能夠長期穩(wěn)定的運行；絲杠采用100mm直徑的滾動絲杠，使用壽命為10萬次。電氣方面，所有電氣部件的保護等級均不低于IP54，電機絕緣等級不低于F級，滿足了電氣控制系統(tǒng)的安全、可靠。

1.1.8 鑰匙型電源開關和選擇開關設計

為確保操作安全，新型數(shù)控架車系統(tǒng)總控制臺采用鑰匙型電源開關和選擇開關設計，由專業(yè)人員負責保管鑰匙，并確保由專業(yè)人員操作架車機。同時，在總控制臺上設有燈光指示和報警按鈕，在設備作業(yè)工程中，系統(tǒng)會有聲、光指示信號，以達到提醒現(xiàn)場人員注意安全的目的。

1.2 新型公鐵兩用車與重型轉(zhuǎn)盤配套使用技術

針對人力推、拉車體下方轉(zhuǎn)向架及行車吊運作業(yè)模式的高人力、低效率、高安全隱患的缺點，新型公鐵兩用車與重型轉(zhuǎn)盤配套使用技術已被開發(fā)并利用起來。

主要功能及技術優(yōu)勢：

a）公鐵兩用車可在公路與軌道間任意切換進行行駛、作業(yè)，以滿足具體工況作業(yè)需要；公鐵兩用車的方向機及座椅高度可人工調(diào)整，在進行推出或拉入轉(zhuǎn)向架作業(yè)時，其總高度可調(diào)整至900mm以下，在此工況作業(yè)下，公鐵兩用車將切換至遙控模式，以便于駛?cè)爰芷鸬能圀w底部，替代人員在車體下方作業(yè)的模式；同時，公鐵兩用車可將最多20個轉(zhuǎn)向架由一個方向推出或拉入車體底部，作業(yè)速度低速為10米/分，高速為30米/分，替代了傳統(tǒng)的人力推拉、行車吊運的作業(yè)模式，即提高了轉(zhuǎn)向架輸送的工作效率，又保障了作業(yè)人員的安全。

當公鐵兩用車駛離車體下方后，可切換至人工駕駛模式，在允許范圍內(nèi)，以任意速度進行作業(yè)，并可根據(jù)實際工況，脫離軌道，以公路模式任意行駛、作業(yè)。

b）當轉(zhuǎn)向架被輸送至軌道切換處，重型轉(zhuǎn)盤就開始發(fā)揮其特有的作用。重型轉(zhuǎn)盤具有自動轉(zhuǎn)向功能，當轉(zhuǎn)向架到達其預定位置后，重型轉(zhuǎn)盤能夠?qū)⑥D(zhuǎn)向架自動轉(zhuǎn)向90°，實現(xiàn)軌道切換，該時間不超過10s。

為保證重型轉(zhuǎn)盤在非作業(yè)狀態(tài)能夠滿足鐵路機車及貨車滿載車輛以≤30km/h的速度正常通過，重型轉(zhuǎn)盤采用地基基礎定位方式定位，通過軌道將通過其上的載荷直接傳遞到轉(zhuǎn)盤基礎上，轉(zhuǎn)盤不產(chǎn)生任何傾翻力矩；同時，重型轉(zhuǎn)盤具有升降及對位鎖定功能，需升起20mm后方可進行旋轉(zhuǎn)90°作業(yè)，旋轉(zhuǎn)到位后轉(zhuǎn)盤落下、鎖定，之后無法轉(zhuǎn)動，當重載機車通過時將不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動錯位現(xiàn)象；若轉(zhuǎn)盤未能夠準確定位，安全系統(tǒng)將及時發(fā)出聲光報警，提示現(xiàn)場人員立即解決，避免車間內(nèi)事故的發(fā)生。

公鐵兩用車和轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤的配合使用，替代了人工推、拉轉(zhuǎn)向架、行車吊裝傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)作業(yè)方式，可完全實現(xiàn)轉(zhuǎn)向架安全、高效的地面?zhèn)鬏斪鳂I(yè)，能夠提高作業(yè)效率5倍以上，作業(yè)人員及勞動量減小為原來的1/5，在減員增效的基礎上，作業(yè)安全性也將大大提高，消除了安全隱患。

2 結(jié)論

數(shù)控架車機、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤技術的研發(fā)應用，替代了傳統(tǒng)的架車及轉(zhuǎn)向架輸運模式，實現(xiàn)了四點同步架車的作業(yè)目標，高度可任意調(diào)節(jié)，誤差小于1mm；轉(zhuǎn)向架運輸過程中，利用新型公鐵兩用車和轉(zhuǎn)向架重型轉(zhuǎn)盤的配合使用，完全實現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架地面安全、高效的傳輸作業(yè)，替代了人工推、拉轉(zhuǎn)向架、行車吊裝傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)作業(yè)方式。該類系統(tǒng)的應用，使貨車段修中架車及轉(zhuǎn)向架輸運作業(yè)效率提高了5倍以上，并替代了人力作業(yè)的模式，操作人員從多人減少為一人，在減員、增效的基礎上，盡可能的消除了安全隱患，作業(yè)安全性大大提高。

根據(jù)測算，與傳統(tǒng)作業(yè)模式相比較，以30臺位車輛段為例，新系統(tǒng)、新工藝能幫助車輛段每天每股線的轉(zhuǎn)向架進出時間從1個小時縮短至20分鐘，如果采用每股線兩次架落車作業(yè)模式則減少無效時間1小時，減少操作人員6人，每天在相同的時間內(nèi)可多修車6輛車。數(shù)控架車、公鐵兩用車及重型轉(zhuǎn)盤配套技術的應用，必會給車輛段帶來一場修車的革命性變化。