翻車機(jī)防車皮傾倒及拉桿伸出檢測裝置研制

孟祥帥

（秦皇島港股份有限公司第二港務(wù)分公司，河北秦皇島 066003）

0 引言

鐵路運(yùn)煤專用敞車車皮之間通過一組圓鉤和方鉤連接，采用這種方式連接的車皮兩端可實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動，卸車作業(yè)無需解列操作。如果車鉤反位，翻車機(jī)卸車作業(yè)前必須執(zhí)行車鉤解列操作。雖然針對反位車鉤存在多種檢測方法，但仍然會出現(xiàn)漏查情況，一旦漏查，將會出現(xiàn)扭斷車鉤、車皮掉道等重大事故，嚴(yán)重影響卸車效率。

運(yùn)煤敞車車皮內(nèi)部有3 組支撐拉桿，部分鉸接失效的拉桿，經(jīng)翻車機(jī)卸車作業(yè)，會以豎直或其他狀態(tài)伸出到車皮外側(cè)，駛出翻車機(jī)后，無法實(shí)現(xiàn)自動復(fù)位。外伸的拉桿在車皮行駛過程中會對鐵路沿線棧橋、線纜等附屬設(shè)施造成刮蹭傷害，尤其是過長拉桿在行駛過程中掉落，搭接到鐵路高壓線，將會造成重大安全事故，嚴(yán)重影響運(yùn)輸效率。因此，亟需一套針對以上兩個問題的安全檢測裝置。檢測裝置要同時(shí)具有兩個檢測功能：①車鉤反位的車皮，在翻車初始，車皮發(fā)生傾倒階段，即可發(fā)現(xiàn)并報(bào)警，暫停翻卸作業(yè)，防止車鉤隨翻轉(zhuǎn)扭斷；②有拉桿伸出的車皮駛出翻車機(jī)平臺時(shí)，檢測裝置可發(fā)現(xiàn)并報(bào)警。

1 方案制定

檢測裝置動作檢測點(diǎn)選擇為發(fā)現(xiàn)異常動作最為顯著的位置：翻車機(jī)出口第一節(jié)空車車皮上沿，翻車機(jī)傾翻側(cè)靠近翻車機(jī)重車與空車車鉤較近的位置。該位置為故障發(fā)生的最初階段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可避免事故的發(fā)生。位置選擇有以下兩個關(guān)鍵原因：①翻車機(jī)入口位置發(fā)生擺動短軌刮蹭車皮或車鉤死鉤時(shí)，因?yàn)槿肟诘孛嬷剀囍亓枯^大，不會隨異常狀況出現(xiàn)車皮傾倒現(xiàn)象，將直接造成翻車機(jī)驅(qū)動電機(jī)過載報(bào)警或鉤頭扭斷，因此車皮傾倒只會發(fā)生在出口第一節(jié)空車位置；②拉桿外伸為翻車導(dǎo)致，非傾翻側(cè)伸出的拉桿隨翻轉(zhuǎn)過程會隨重力落回車皮內(nèi)部，因此，翻車結(jié)束后，外伸的拉桿多存在于車皮的傾翻側(cè)，在車皮駛出平臺后，可以在翻車機(jī)出口車皮傾翻側(cè)檢測拉桿伸出情況。

車皮傾倒時(shí)，車皮出現(xiàn)傾角，車皮最上沿位置產(chǎn)生位移量最大，檢測裝置在此位置設(shè)置與車皮平行的傾倒檢測板，車皮碰觸檢測板，檢測板帶動連桿機(jī)構(gòu)發(fā)生擺動，車皮傾倒發(fā)生的位移量將導(dǎo)致連桿機(jī)構(gòu)末端磁性限位開關(guān)斷開，實(shí)現(xiàn)檢測功能，降低發(fā)生位移位置的高度，同時(shí)放大位移量，保證檢測的便利性和靈敏性。

拉桿外伸駛出時(shí)，檢測裝置在高出車皮頂部的位置設(shè)置一水平檢測臂，該檢測臂伸入車皮內(nèi)部一定距離，保證拉桿以豎直或其他狀態(tài)伸出時(shí)均可被檢測臂檢測到。拉桿碰撞到時(shí)檢測臂后，檢測臂發(fā)生扭轉(zhuǎn)，帶動與檢測臂裝配在一起的連桿機(jī)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，磁性限位開關(guān)斷開，實(shí)現(xiàn)檢測功能。

將以上兩個動作檢測機(jī)構(gòu)合理結(jié)合到一起，無論發(fā)生哪一種異常動作，均可實(shí)現(xiàn)通信報(bào)警。

2 主要技術(shù)內(nèi)容

檢測裝置設(shè)計(jì)如圖1 所示，主要包括檢測臂、連桿、中間桿、接近開關(guān)、支撐以及底桿等6 個部分。工作原理：通過檢測臂檢測車皮傾倒與拉桿伸出動作，連桿機(jī)構(gòu)帶動接近開關(guān)通斷，實(shí)現(xiàn)檢測動作。

圖1 檢測裝置

檢測裝置實(shí)現(xiàn)檢測功能如圖2 所示。傾倒檢測板檢測車皮傾倒動作，通過轉(zhuǎn)軸與檢測臂上臂連接，可以實(shí)現(xiàn)靈活轉(zhuǎn)動，車皮傾倒的核心部件為檢測臂，主要由傾倒檢測板和扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成后，與其接觸，帶動與其螺紋連接的連桿機(jī)構(gòu)擺動，實(shí)現(xiàn)連桿下端的接近開關(guān)中斷，通信報(bào)警，實(shí)現(xiàn)檢測功能；檢測板安裝位置與車皮最外側(cè)平行距離為100 mm，C80 車皮高度為3793 mm，當(dāng)車皮傾倒角度超過2°時(shí)，即可碰觸到傾倒檢測板，實(shí)現(xiàn)檢測功能。扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圓管內(nèi)部設(shè)計(jì)安裝兩盤密封型6209 軸承，可以實(shí)現(xiàn)檢測臂被外伸拉桿碰撞后自由轉(zhuǎn)動；扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上側(cè)扭簧與止擋用來對正常狀態(tài)下的檢測臂加力定位，防止其在自由狀態(tài)下擺動，當(dāng)檢測外伸拉桿動作結(jié)束后，扭簧機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)檢測臂自動復(fù)位到止擋位置；檢測臂深入車皮內(nèi)部300 mm，可以保證車皮外伸拉桿充分被檢測到，并且較車皮上沿高出150 mm，與翻車機(jī)壓車梁壓爪升起后高度基本一致，可有效檢測經(jīng)過翻車機(jī)端環(huán)與壓車梁壓爪碰撞后，仍然外伸的拉桿；當(dāng)拉桿碰觸到檢測臂，檢測臂扭轉(zhuǎn)，帶動連桿機(jī)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，造成連桿下端的接近開關(guān)中斷。

圖2 檢測臂結(jié)構(gòu)

磁性限位接近開關(guān)安裝方式如圖3 所示，其安裝位置距離地面僅1500 mm，便于工作人員檢查調(diào)整。使用中要求最后一段連桿轉(zhuǎn)動靈活，但不可左右擺動。連桿搭接在連桿支撐圓鋼上，當(dāng)上端連桿被檢測臂帶動產(chǎn)生上下或周向輕微動作時(shí)，連桿會自動從支撐圓鋼上脫落，接近開關(guān)中斷，通信報(bào)警。

圖3 接近開關(guān)安裝方式

3 技術(shù)要點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 技術(shù)要點(diǎn)

（1）動作檢測點(diǎn)位置較高，要求裝置整體結(jié)構(gòu)必須穩(wěn)定，地角要求固定可靠，要求底桿、中間桿、檢測臂三者之間聯(lián)接可靠，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。安裝完成后，應(yīng)選擇合適位置點(diǎn)對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐加固。

（2）檢測臂位置高度選擇要合理，要求檢測板盡可能靠近車皮，并且不被車皮輔件刮蹭。檢測臂深入車皮內(nèi)部位置要合理，深入過多，將增加檢測臂重量，反之，將無法充分檢測拉桿狀態(tài)。

（3）扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部軸承選擇免潤滑深溝球軸承，扭簧復(fù)位裝置要求扭簧復(fù)位力要合理選擇，保證檢測臂發(fā)生扭轉(zhuǎn)后可自由回位，并且不會對止擋產(chǎn)生較大的碰撞力。

（4）連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理，要求在連桿發(fā)生運(yùn)動的軌跡范圍內(nèi)，選擇合理位置進(jìn)行限制，防止連桿動作對周圍人或物造成傷害。

3.2 創(chuàng)新點(diǎn)

采用同一磁性限位接近開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩個檢測動作，核心部件檢測臂，將單臂擺動機(jī)構(gòu)、扭簧復(fù)位機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)三種動作形式有效結(jié)合，放大故障動作，完善了翻車機(jī)安全保護(hù)檢測系統(tǒng)。

4 應(yīng)用情況

翻車機(jī)防車皮傾倒及拉桿伸出檢測裝置研制完成后，自2016 年6 月安裝在秦皇島港煤一期、煤二期翻車機(jī)，運(yùn)行狀態(tài)良好，沒有出現(xiàn)誤報(bào)與漏報(bào)的情況。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，檢測裝置運(yùn)行至今，5 臺翻車機(jī)作業(yè)線無車皮傾倒事故，發(fā)現(xiàn)出口車皮發(fā)生傾倒現(xiàn)象5 次，裝置報(bào)警后停止作業(yè)，重新進(jìn)行定位翻車作業(yè)；統(tǒng)計(jì)2019 年全年期間，5 臺翻車機(jī)出口檢測出外伸拉桿43 根，現(xiàn)場司機(jī)及時(shí)進(jìn)行處理，大秦鐵路部門無外伸拉桿干擾鐵路線問題的反饋。因此，本裝置可推廣應(yīng)用于使用翻車機(jī)翻卸作業(yè)的各

種場合，完善翻車機(jī)安全作業(yè)檢測系統(tǒng)。

5 對推動科技進(jìn)步和提高市場競爭力的作用

翻車機(jī)防車皮傾倒及拉桿伸出檢測裝置的應(yīng)用，進(jìn)一步完善了翻車機(jī)安全作業(yè)檢測系統(tǒng)，解決了因鐵路部門調(diào)度排車錯誤產(chǎn)生反位車鉤后，卸車部門錯誤翻卸發(fā)生扭斷鉤頭的問題，減輕了翻車作業(yè)中檢查反位車鉤的工作壓力，提高了卸車部門的卸車效率，避免了故障賠償，提高了港口卸車作業(yè)的競爭力。鐵路敞車在使用過程中，支撐拉桿鉸接失效狀況不可避免，裝置及時(shí)檢測外伸拉桿，保護(hù)了鐵路沿線設(shè)施，尤其是避免了拉桿損壞鐵路高壓線造成的安全事故，降低了鐵路設(shè)備故障率，提高了鐵路的運(yùn)輸效率，優(yōu)化了卸車企業(yè)服務(wù)質(zhì)量，提高了卸車企業(yè)與鐵路部門的協(xié)作關(guān)系。