新型转向架检修线的研制.pdf

上海铁道科技2 0 1 3 年第1 期 摘要详细阐述新型多线智能悬 挂式转向架检修线布局、结构特点 和控制系统组成，为车辆段台车库 扩能改造提供参考。 关键词铁道车辆；转向架；检修线 1 转向架检修线发展和存在问题 为了适应货车段修发展，转向架检 修线也在不断改进，2 0 0 4 年随着提速转 向架( 1 ( 2 ，K 6 ) 出现，既有货车提速改造， 大量带有交叉杆的转向架需要检修，在 检修转向架时采用上部悬挂摇枕，转向 架底部完全悬空，特别利于新型转向架 检修。从2 0 0 4 年到2 0 1 0 年悬挂式转向 架检修线成为工艺线改造的主流设备。 其主要形式有两种：一种是靠链条驱动， 装有走形轮和导向滚轮，可以实现水平 和垂直转弯；另一种是取消链条驱动，改 为自行小车，每个小车上装电机，用安全 滑触线供电。 目前单循环吊挂检修线存在的主要 缺点： ( 1 ) 效率低，按翻转检查1 2 0 个转向 架x 5m i n = 6 0 0r a i n 计算，需要1 0h ，不能 满足站段合并后单班出车6 0 辆的要求。 ( 2 ) 吊挂装置下面无法放置配套设 备，承载转向架的小车在圆弧段易跑偏 掉下，有安全隐患。 ( 3 ) 发生链条或驱动装置故障，整个 吊挂线运行瘫痪。 ( 4 ) 小车电气控制简单，前部对后部 连锁，小车每到一工位都需要手工释放 风动停止器，定位精度低，惯性难于消 除，难于与地面设备良好地配合。 梁春义上海铁路局杭州北车辆段 ( 5 ) 无冗余线路或工位，影响流水线 生产检修效率。 针对单循环悬挂转向架检修线的缺 点，设计了多线矩形直线布局，变频控制 自行小车，在矩形过度区，运用变频控制 技术设计了小车换道节点，由编码器反 馈闭环信号控制转向转盘，实现自动化， 智能化，网络化。 2 新型悬挂输送线布局、结构组成和特 点 2 1 布局特点 ( 1 ) 检修线设置独立的转向架上、下 线工位。设分解线两条，组装线一条，检 修小车检修支线1 条。在检修线中间设 置有两条检修支线快慢通道，现场检修 作业时可根据车型的不同，检修工艺、工 序的不同，灵活调整检修小车的运行路 线，提高了生产效率、充分发挥了检修线 的生产能力。 ( 2 ) 为保证检修小车发生故障时不 影响整体物流通道和正常检修作业，在 检修线端部设置有检修小车故障检修 区，实现检修小车故障时能方便的移开 检修小车并进行快速检修。 ( 3 ) 在主体框架上方装有安全滑线 固定支架，用于安全滑线的装配，满足检 修线供电及通讯系统的要求。 2 2 结构组成和特点 ( 1 ) 检修线主要包括整体矩环形构 架体、独立动力智能型构架输送小车( 以 下简称输送小车) 、空中旋转转盘、立柱 操作台、输送小车故障检修区、互锁辅助 设施、检修线供电及通讯系统。检修线构 架主通道基本形状为矩形闭合结构，主 体框架高4 6m ，水平主通道长9 8m ，两 侧垂直主通道长2 0l n 。如图1 所示。 图1 检修线整体矩环形构架 ( 2 ) 输送小车是由“走行装置”、“提 升装置”、“旋转装置”、“吊钩组”、电气系 统五大部件f 模块) 所组成。输送小车在吊 挂工件时，两吊钩能独立调整，结构简单 并有自锁功能。提升机构采用带有自锁 功能的螺旋传动机构，工件在吊挂运行 过程中遇突然断电、误操作等意外情况 不会发生安全事故。旋转角度为+ 1 8 0 。 采用变频调速技术，检修小车的速度在 O 。1 2 m m i n 可调，保证平稳启动、停止， 定位精度不大于5m i l l ，满足转向架工 位检修定位的要求，车与车之间具有自 动测距及防碰撞功能。如图2 所示。 图2 检修小车结构图 ( 3 ) 在检修线不同通道的交叉节点 处采用1 2 个旋转转盘改变输送小车的 运行方向，转盘到位后通讯和小车供电 滑触线也顺利结合。旋转转盘设计采用 大直径可同时承受轴向力，径向力，还能 万方数据 新型转向架检修线的研制4 1 承受较大的倾翻力矩的回转轴承，使其 转盘结构变得紧凑、运转灵活、定位精度 高、维护方便、使用寿命长。旋转转盘由 上固定板固定在输送绗架上，回转支承 装在上固定扳上。回转支承下方的框架 上装有轨道，当输送小车运行到轨道上 启动回转支承旋转9 0 0 ，旋转转盘与主 体框架对接完成后检修小车离开框架进 入检修作业工位。每个旋转转盘设有机 械、电气双重保护装置。在旋转过程中对 停放在上面的输送小车具有互锁保护功 能，误操作而不发生安全事故。如图3 所 示。 图3 旋转转盘结构组成 ( 4 ) 每个检修工位设有一个立柱操 作台，操作台包括人机操作界面和操作 按钮，用于提供对检修小车、旋转转盘、 地面检修设备的操作。 ( 5 ) 安全滑触线作为提供动力电源 和通讯联接的介质。共采用两组八根组 合式安全滑触线，每组四根，为增加抗干 扰能力，电源和通讯左右分开设置。左侧 一组三相四线制；右侧一组中的两根用 作检修小车与主控制系统间的 P R O F I B U S D P 总线网络通讯，另外两根 用作检修小车与地面人机操作界面之间 4 8 5 总线网络通讯。 3 新型悬挂输送线的控制系统 检修线的控制系统按照西门子全集 成自动化理念进行整体方案设计，确保 控制系统的可靠性和稳定性。控制系统 由主控制系统模块和各个子控制系统模 块组成，主控制系统模块又可分为主控 制室控制模块和现场控制模块两个部 分，各子控制系统模块包括输送小车控 制系统、工位操作控制系统、旋转转盘控 制系统及地面检修设备的分布式I O 控 制系统、数据存储管理系统。系统留有数 据通讯接口，数据库的规范符合H M I S 2 0 数据规范的接口数据，形成的转向架 流水线检修数据具有历史可追溯性； ( 1 ) 输送小车控制系统控制器采用 西门子S 7 2 0 0 系列P L C ，C P U 为2 2 4 C N ，并选用E M 2 7 7P R O F I B U S D P 通 讯模块，P R B 信号处理模块，使输送小车 控制系统可以通过P R O F I B U S D P 总线 方式接入控制主网，通过4 8 5 总线以 P P I 协议方式与工位操作人机界面相 连。如图4 所示。 兰苎些竺查主竺苎苎些 莲 卤卤l 晦 I ! 壁苎墨! ! 到I 墨堑堡墨l 耄 i l 曩 l垃捌挂心s 一2 O C NI 动力电谭分配 I 唯 ：l llll jIlll 圜圈圈豳圈圈圈图豳 图4 检修小车控制系统控制器示意图 为确保系统运行平稳，系统采用变 频器进行调速控制。为实现对各种执行 机构的准确控制，采用旋转编码器进行 准确的位置信息反馈。每个执行机构均 采用传感器进行位置保护，输送小车前 后均安装有光电传感器，实现运行过程 中的防碰撞处理和检修小车运行的智能 控制。输送小车可自动判断物流通道、快 速连接通道的运行状况并自动选择最佳 的运行线路，以最快效率运行到设定工 位位置。 ( 2 ) 旋转转盘采用传感器和限位开 关进行旋转位置反馈和旋转保护。旋转 机构旋转到位后，利用电机电磁制动器 的制动和主线或支线上的止挡定位块。 使转向机构与主线或支线实现准确和可 靠连接，保证输送小车通过转向机构时。 绝对安全可靠。 ( 3 ) 人机操作界面与输送小车的通 讯通过检修小车上的S 7 2 0 0 P L C 与主 控制系统操作进行。每个检修工位设有 人机操作界面，不但可以显示输送小车 自身的运行和故障信息，还可以显示来 自主控P L C 的信息。在任何工位录入的 检修数据通过输送小车子系统自动发给 上位机主控P L C ，能自动生成信息报表 并打印。 4 结束语 我段采用新型转向架检修线单班生 产能力每天6 0 辆以上，设备运行一年来 平稳、可靠，成为路内转向架检修线的示 范线。主要有以下优点： ( 1 ) 工艺布局合理，作业方式高度柔 性化。针对不同检修工作量，选择不同运 行路线，提高工作效率。 ( 2 ) 用直角旋转转盘代替圆弧过度 轨道，使检修线直线有效长度增加，为检 修工位升级和新设备安装预留升级空 间。 ( 3 ) 变频驱动和编码器反馈控制输 送小车运行，定位准确与检修线下方地 面设备良好配合。 ( 4 ) 西门子控制系统智能化，网络化 与检修H M I S 系统结合，真正实现H M I S 工位级，实现检修工作量，检修人员可追 溯性。 参考文献 【l 】廖常初西门子s 7 2 0 0 P L C 编程及应用机械 工业出版社2 0 0 6 0 7 【2 1 阳胜峰西门子s 7 3 0 0 4 0 0 P L C 技术视屏学习 教程机械工业出版社2 0 11 0 5 ， 3 】向小汉西门子P L C 工业通讯网络应用案例 精讲化学工业出版社2 0 11 0 2 责任编辑：王华 来稿日期：2 0 1 2 1 2 1 3 万方数据