題目:Development of Intelligent Automatic Lubrication Device for Turnout External Locking
作者:CHEN Zhiying
(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,? 陜西? 西安? 710000)
摘? 要:道岔作為電務(wù)維護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備,一旦發(fā)生因注油不及時(shí)發(fā)生道岔卡口、失去表示故障時(shí),將對(duì)高鐵運(yùn)輸秩序造成很大影響。道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置解決了道岔自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中因注油不及時(shí)卡阻失表問(wèn)題,精準(zhǔn)定時(shí)、定量注油,有效降低了對(duì)環(huán)境的污染和油品浪費(fèi),避免了油渣道岔的產(chǎn)生;對(duì)于減少人力工時(shí)、增加設(shè)備的妥善率、減少設(shè)備維修時(shí)間、增加設(shè)備的穩(wěn)定性、減少對(duì)行車的影響、保證道路和人員的安全都具有重要意義。
關(guān)鍵詞:道岔外鎖閉;智能潤(rùn)滑;精準(zhǔn)定時(shí);定量
中圖分類號(hào):U213.6??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A??? 文章編號(hào):2096-6903(2021)08-0000-00
0 引言
道岔是鐵路線路中運(yùn)用最為廣泛的連接設(shè)備,其數(shù)量多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壽命短,是相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)之一。當(dāng)今高速鐵路、重載鐵路的快速發(fā)展對(duì)轉(zhuǎn)換設(shè)備的性能提出了更為苛刻的要求。道岔外鎖閉裝置能夠可靠地鎖閉尖軌和基本軌,不僅能夠克服尖軌轉(zhuǎn)換時(shí)的阻力,還能在連接桿出現(xiàn)斷開(kāi)情況繼續(xù)保持鎖閉的作用,大大提高了轉(zhuǎn)換設(shè)備的壽命和可靠性。
現(xiàn)階段,我國(guó)鐵路提速道岔均采用外鎖閉裝置實(shí)現(xiàn)尖軌與基本軌的鎖閉,一旦外鎖閉裝置轉(zhuǎn)換面缺油或生銹就會(huì)造成正常轉(zhuǎn)換過(guò)程阻力增大,發(fā)生道岔無(wú)法轉(zhuǎn)換到位故障。為使道岔外鎖閉安全可靠,保證鐵路運(yùn)輸順利進(jìn)行。本文研發(fā)一種有效的自動(dòng)潤(rùn)滑裝置,定時(shí)、定量的將油脂注入設(shè)備中,有效降低了對(duì)環(huán)境的污染和油品浪費(fèi),避免了油渣道岔的產(chǎn)生,解決了道岔自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中因注油不及時(shí)卡阻失表問(wèn)題,同時(shí)減少職工上線作業(yè)次數(shù)和對(duì)行車的影響、降低人身安全風(fēng)險(xiǎn)、提高道岔設(shè)備轉(zhuǎn)換的可靠性。
1 研究目標(biāo)
(1)裝置架構(gòu)合理。采用先進(jìn)合理的技術(shù)來(lái)架構(gòu),在有限的空間里,合理規(guī)劃裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu),充分發(fā)揮內(nèi)部空間的每一塊價(jià)值。既能保證設(shè)備小巧靈活易安裝,還能使整個(gè)裝置能穩(wěn)定的工作,而且具備未來(lái)良好的擴(kuò)展條件,可擴(kuò)展性保證當(dāng)用戶有更多的要求時(shí)。裝置結(jié)構(gòu)緊湊,密封優(yōu)良,可以避免溢出污染或斷油的煩惱,可以保持潤(rùn)滑油面的持續(xù)新油供給。(2)可靠性。設(shè)備穩(wěn)定性永遠(yuǎn)是客戶最關(guān)心的問(wèn)題,只有穩(wěn)定運(yùn)行的裝置,才對(duì)鐵路的運(yùn)營(yíng)生產(chǎn)有重要的安全保護(hù)作用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,可靠性作為第一個(gè)考慮因素,開(kāi)展優(yōu)化設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì),最大限度利用成熟技術(shù)和充分驗(yàn)證的工程產(chǎn)品,以提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性水平。采用獨(dú)特設(shè)計(jì),防爆安全,按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),做到防雨、防爆、防塵,保證設(shè)備能更高效的完成裝置運(yùn)行,增加裝置的可靠性,大量的節(jié)省設(shè)備的維修成本。(3)低成本。在保證自動(dòng)潤(rùn)滑裝置及可靠性的前提之下,盡量采用成熟技術(shù),通用器件,力爭(zhēng)有良好的性能價(jià)格比。(4)操作簡(jiǎn)單。設(shè)備安裝和操作流程的設(shè)計(jì)以人為本,減少安裝、操作學(xué)習(xí)時(shí)間,簡(jiǎn)化操作方法。通過(guò)便攜的設(shè)計(jì)能讓裝置安裝不受方位和位置的限制,降低對(duì)設(shè)備使用人員的要求,從而提高操作準(zhǔn)確性和設(shè)備安全性。(5)多種供電方式。針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)情況,提供不同的供電方式;對(duì)于新建線路優(yōu)先選用提前鋪設(shè)電源和信號(hào)電纜,從室內(nèi)直接供電;對(duì)于既有線和其他線路選用太陽(yáng)能或大容量鋰電池供電。(6)遠(yuǎn)程監(jiān)控。對(duì)于新建線路,利用新鋪設(shè)的信號(hào)電纜實(shí)現(xiàn)對(duì)每一組道岔潤(rùn)滑和油量情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及組成
2.1 機(jī)箱及附屬裝置
圖1所示,為優(yōu)質(zhì)不銹鋼材質(zhì)的道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置機(jī)箱,1-便于維護(hù)使用的不銹鋼蝶形鎖緊裝置;2-優(yōu)質(zhì)不銹鋼材質(zhì)模壓成型的一體式機(jī)蓋,可有效起到防雨、防塵等作用;3-油量報(bào)警指示燈,當(dāng)?shù)啦硗怄i閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置內(nèi)部油量低于設(shè)定值時(shí),能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并向室內(nèi)傳送一個(gè)控制信號(hào),顯示屏可以發(fā)出報(bào)警并顯示出裝置所在的位置,便于及時(shí)處置;4-油量觀察窗,能在現(xiàn)場(chǎng)清楚觀察到裝置的油量;5-優(yōu)質(zhì)不銹鋼材質(zhì)模壓成型的一體式機(jī)箱,能對(duì)外鎖閉道岔鎖鉤有效起到防雨、防雪、防沙塵等作用;6-電纜固定支卡;7-電纜固定支架;8-道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置底架加強(qiáng)版;9-道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置智能傳感器,可以精準(zhǔn)檢測(cè)到動(dòng)作桿的位置和情況;10-裝置安裝孔;11-加強(qiáng)型道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置底架,可以將裝置安裝在鎖鉤固定板上。道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置實(shí)物圖2所示。
2.2 齒輪泵及儲(chǔ)油裝置
圖3所示,為道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置機(jī)內(nèi)復(fù)合機(jī)構(gòu)齒輪泵及儲(chǔ)油裝置,1-為ABS材質(zhì)復(fù)合機(jī)構(gòu)上蓋;2-為齒輪泵泵體;3-儲(chǔ)油罐,儲(chǔ)油罐儲(chǔ)油量0.5L、1.0L、1.5L可任選。
2.3 智能控制器
道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置智能控制器圖4所示。
3 主要技術(shù)難點(diǎn)及解決措施
在整個(gè)項(xiàng)目的研制過(guò)程中,研制組深入蘭州局、烏魯木齊局、西安局等多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查,對(duì)比機(jī)械式、滴油式及自動(dòng)潤(rùn)滑等多種裝置的優(yōu)缺點(diǎn),查找國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料,深入分析問(wèn)題的重點(diǎn),克服了種種技術(shù)難題,終于使整個(gè)項(xiàng)目的研制工作取得圓滿成功。
3.1 精準(zhǔn)注油
自動(dòng)潤(rùn)滑裝置要運(yùn)用精密的齒輪組和伺服的馬達(dá),通過(guò)合理的配置,通過(guò)處理器的控制,達(dá)到精準(zhǔn)執(zhí)行定量注油脂工作;選用兩種工作模式。模式一:針對(duì)每日搬動(dòng)比較頻繁的道岔,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,利用智能控制器設(shè)定注油量和注油間隔時(shí)間,道岔搬動(dòng)后自動(dòng)記憶間隔等待時(shí)間,達(dá)到間隔時(shí)間后,按照提前設(shè)定的注油量,自動(dòng)注油達(dá)到道岔自動(dòng)潤(rùn)滑的目的。在智能控制器上注油間隔時(shí)間1~999分鐘(約17個(gè)小時(shí))可任意設(shè)定。同樣,在智能控制器上注油量0.2ml1~2ml(特殊需要單次注油可加大)可任意設(shè)定。模式二:針對(duì)每日搬動(dòng)比較少的道岔,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,利用傳感器檢測(cè)動(dòng)作桿的位置,上電注油和注油量和注油間隔時(shí)間設(shè)定相結(jié)合的方式,按照提前設(shè)定的注油量0.2ml1~2ml(特殊需要單次注油可加大)和時(shí)間間隔1~999分鐘(約17個(gè)小時(shí)),自動(dòng)注油達(dá)到道岔自動(dòng)潤(rùn)滑的目的。
兩種工作模式相結(jié)合,從而保證了道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置工作的時(shí)效性。合理控制注油量,防止過(guò)度潤(rùn)滑或注油壓力過(guò)大,有效減少和改善設(shè)備因注油量的磨損。解決道岔自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中因注油不及時(shí)卡阻失表問(wèn)題,同時(shí)可減少職工上線作業(yè)次數(shù)、降低人身安全風(fēng)險(xiǎn)、提高道岔設(shè)備轉(zhuǎn)換的可靠性,有效減少對(duì)行車的有效,提供鐵路運(yùn)輸?shù)男省?/p>
3.2 計(jì)算數(shù)據(jù)
采用64位處理器,主動(dòng)執(zhí)行注脂設(shè)定,利用科學(xué)的計(jì)算方式,計(jì)算出合理的數(shù)據(jù)作為執(zhí)行再潤(rùn)滑規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)及環(huán)境條件參數(shù)的輸入,自動(dòng)潤(rùn)滑裝置就能自動(dòng)計(jì)算出合理的潤(rùn)滑數(shù)據(jù),幫助制定規(guī)范的潤(rùn)滑計(jì)劃和潤(rùn)滑標(biāo)準(zhǔn),并隨時(shí)提供潤(rùn)滑的資訊。
3.3 抗干擾
鐵路軌道的應(yīng)用環(huán)境比較惡劣,既有天氣帶來(lái)的各種挑戰(zhàn),還有溫度帶來(lái)的多方考驗(yàn)。在考慮自然影響的同時(shí),還有自身的損耗。在面對(duì)這些問(wèn)題時(shí),我們有著充分的準(zhǔn)備,對(duì)裝置選材、制作進(jìn)行了一系列的對(duì)比,還有裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行了仔細(xì)的觀察,加強(qiáng)了裝置對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力,同時(shí)也穩(wěn)定了自身裝置的運(yùn)行,對(duì)轉(zhuǎn)轍機(jī)的正常運(yùn)行也不會(huì)產(chǎn)生干擾,從而保證了整個(gè)裝置的正常工作。
3.4 通用性
在電路板設(shè)計(jì)方面,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一電路板,統(tǒng)一規(guī)劃。在裝置整體方面,一體成型,無(wú)縫銜接,增加設(shè)計(jì)的可靠性。在軟件的設(shè)計(jì)方面,僅通過(guò)組裝設(shè)計(jì)的兩個(gè)功能單元即能完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
3.5 高性價(jià)比
通常情況,當(dāng)設(shè)備更加小型化時(shí),對(duì)于設(shè)備的技術(shù)性要求也會(huì)更高,相對(duì)而言的研發(fā)成本和制作成本會(huì)相應(yīng)的增長(zhǎng)。裝置通過(guò)科學(xué)的規(guī)劃,合理的設(shè)計(jì),能在保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),功能正常實(shí)現(xiàn)的前提下,減少裝置的成本,降低裝置的價(jià)格,讓裝置更加合理,既能降低裝置的錯(cuò)誤率,還能突顯性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。
3.6 工作溫度適應(yīng)性問(wèn)題
裝置所有元器件均采用工業(yè)級(jí)芯片,工作溫度范圍-20℃~+60℃(-40℉~140℉)。實(shí)驗(yàn)證明,通過(guò)降溫、加溫,在環(huán)境溫度為-30℃時(shí)及+70℃也可以正常的工作。
3.7 主要技術(shù)參數(shù)
(1)單次注油時(shí)間:0.1~99秒(注油量可增加上限);(2)注油間隔時(shí)間:1~999分鐘;(3)油箱容積:0.5L、1L、2L;(4)直流供電電壓:DC12V(常規(guī)選用);(5)室外設(shè)備總動(dòng)率:25W;(6)工作方式:自動(dòng)/手動(dòng)(可調(diào));(7)工作溫度:-20℃~+60℃;(8)電源:采用30W單晶太陽(yáng)能電池板,配備12V、3000mA鋰電池供電。在另外配備AC適配器的情況下,也可采用AC220V 集中供電。
4 系統(tǒng)試運(yùn)行用戶使用情況
2020年5月至今,岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置先后在上海局徐州電務(wù)段、鄭州局鄭州電務(wù)段、蘭州局蘭州電務(wù)段、烏魯木齊局庫(kù)爾勒電務(wù)段等現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了上道試驗(yàn),從運(yùn)行結(jié)果看,裝置穩(wěn)定良好,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果。電務(wù)段庫(kù)站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際上道情況圖5所示:
5 結(jié)論
道岔外鎖閉智能自動(dòng)潤(rùn)滑裝置解決了道岔自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中因注油不及時(shí)卡阻失表問(wèn)題,精準(zhǔn)定時(shí)、定量注油,注油間隔時(shí)間1~999分鐘可選;單次最小注油量0.5ml,單次注油時(shí)間,0.1~99s可選;具有非常好的適用性,有效降低了對(duì)環(huán)境的污染和油品浪費(fèi),避免了油渣道岔的產(chǎn)生;對(duì)于減少人力工時(shí)、增加設(shè)備的妥善率、減少設(shè)備維修時(shí)間、增加設(shè)備的穩(wěn)定性、減少對(duì)行車的影響、保證道路和人員的安全都具有重要意義。
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收稿日期:2021-07-06
作者簡(jiǎn)介:陳志穎(1983—),男,陜西西安人,碩士研究生,正高級(jí)工程師,研究方向:智能鐵路、大數(shù)據(jù)在鐵路中的應(yīng)用等。
Development of Intelligent Automatic Lubrication Device for Turnout External Locking
CHEN Zhiying
(China Railway First Survey and Design Institute Group Co., Ltd, Xi'an Shaanxi? 710000)
Abstract: As a key equipment for electrical maintenance, turnouts will have a great impact on the order of high-speed railway transportation once the switch bayonet occurs due to the delay in oil injection, and the loss indicates a failure. The intelligent automatic lubrication device for the outer lock of the turnout solves the problem of the loss of the meter due to the lack of oil injection in the automatic conversion process of the turnout, the precise timing and quantitative oil injection effectively reduces environmental pollution and oil waste, and avoids the generation of oil residue turnouts; It is of great significance for reducing man-hours, increasing equipment availability, reducing equipment maintenance time, increasing equipment stability, reducing the impact on driving, and ensuring the safety of roads and personnel.
Keywords: Turnout external locking: Intelligent lubrication: Accurate timing: Quantitative