從安全角度淺述架車機的設計及使用

單仲喜

摘 要：從機械、電控角度分析了架車機的設計安全，從零部件加工方面分析了制造安全，再在設備使用過程中嚴格防止誤操作，以期提高架車機的性能和質量。

關鍵詞：鐵路；架車機；設計要求；電氣控制

中圖分類號：U279.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.121

1 移動式架車機概述

1.1 基本功能

移動式架車機全套設備一般由3組移動式架車機組組成，每組移動式架車機組由4臺移動式架車機組成。架車機起升時由電控系統進行同步控制，確保各架車機組之間均勻、同步架起整個列車（3輛編組）、多節車輛（或車體）、單節地鐵車輛（或車體）或1輛工程車。

1.2 安全方面的設計要求

架車機設計方案應具有完整性和可靠性（少維修或易于維修）。

所設計的移動式架車機采用先進的機械、電氣、電子元件和優質材料制成，其中，PLC和觸摸屏的應用極大地降低了控制系統的故障率，驅動系統選用的三合一減速機可達到少維修或免維修的要求。設備日常維修保養只需定期向絲杠絲母和導軌面補充潤滑脂，并清理電氣系統中的灰塵即可。各零部件均實現了標準化、模塊化，互換性好。

當架車機高度范圍超過系統允許值時，系統自動停機、鎖定，并報警，同時顯示出故障架車機的位置，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設置了遠程控制按鈕盒（移動式操作緊急按鈕）與總控制臺相連，用來監控架車機的工作狀態，確認主控制臺的起升、下降指令。

2 采用的規范和適用標準

架車機的設計采用的規范和適用標準主要有《地鐵設計規范》（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 未注公差的規定》（GB/T 1184—1996）、《碳素結構鋼》（GB/T 700—2006）、《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》（GB/T 985.1—2008）、《重型機械通用技術條件》（JB/T 5000—2007）、《機械設備安裝工程施工及驗收通用規范》（GB 50231—2009）、《工業金屬安裝工程施工及驗收規范》（GB 50235—1997）、《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范》（GB 50168—2006）和《起重機械設計規范》（GB/T 3811—2008）。

3 設備技術要求

3.1 機械方面的技術要求

移動式架車機的承載螺母設計為雙螺母結構，安全螺母與工作螺母之間設置了三套檢測開關，可使架車機的安全得到雙重保證。

工作螺母監測開關。工作螺母與安全螺母之間的接近傳感器可實時監控、檢測承載螺母的磨損量。一旦承載的工作螺母超過設計磨耗量，工作螺母與安全螺母之間的接近傳感器就會被激發，安全螺母立刻作用，接近傳感器發出信號通知PLC進行報警、停機，提醒檢修人員及時檢修。

工作螺母脫扣監測開關。一旦工作螺母螺紋被剪切造成脫扣，向下壓合脫扣監測開關，脫扣監測開關就會發出信號通知PLC進行報警、停機，提醒檢修人員及時檢修。

工作螺母和托架脫開監測開關。當托架在下降過程中因故障或受障礙物影響而卡死不動時，電機會驅動工作螺母繼續下降，而工作螺母與托架脫開，監測開關被觸及，立即發出訊號，通過PLC進行報警和停機保護。

當絲杠突然斷裂時（此種事件發生的概率非常小），由于絲杠采用上承載、上傳動的方式，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斷裂，絲母下部絲杠還能作為支撐，且4臺架車機均衡地架起一臺車，如果一臺架車機絲杠突然斷裂，另一對角線上的2臺架車機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要求

所設計的移動式架車機組應具有完善的故障自診斷功能，對設備狀態進行全面監控和顯示報警。觸摸屏上應顯示相應的故障提示，只要根據相應故障提示，便可知道故障性質，然后根據故障性質排除故障。故障診斷系統的顯示和操作界面均采用中文界面。

移動式架車機組的各電機采用電氣互鎖。當一臺移動式架車機的電機出現故障（或被按下急停按鈕，或停止按鈕）時，系統內各臺移動式架車機組的電機都自動停止運轉，以保護被架的車體。

每臺移動式架車機都應配備相同型號的鼠籠式制動電機，當設備在任一方向的運動過程中在任意位置上被緊急停機，系統將自動鎖定。只有重新供電，才能恢復任一方向的運動。這樣能防止誤操作引起的車輛和設備損壞。

各托架提升臂應設有超高和超低位置的紅色燈光指示，每臺移動式架車機及其托架都應設有高低限位開關。當高度達到行程范圍最高值，或者任意一臺架車機達到最高升程或降到最低位置（限位開關動作）時，電控系統在自動切斷電機電源的同時，通過聲音報警提醒現場工作人員，同時整個系統自動停止工作，直到故障排除后，設備方可重新使用。

當高低限位開關和緊急限位開關均出現故障時（此種可能性發生的概率非常小），在機械上設有碰撞緩沖裝置的同時，電控系統應能根據電機電流的變化自動切斷電機電源，以保護架車機。

當移動式架車機組的同步系統發生錯誤時，電氣控制系統應自動進行調整。如果在設定的調整時間內，架車機組起升或下降還未同步，電控系統應在自動切斷電機電源的同時，通過聲音報警提醒現場工作人員。

各行程開關均應設有遮擋，防止工作中的誤碰。所有電源開關和選擇開關都是鑰匙型的，保證只有專業人員才能操作，以防因誤動作而引起人員或設備的損傷。

4 主要部件材料的焊接、涂裝處理

所有部件與零件均應按照使用要求，保證足夠的強度和剛度，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，應注明零件、防護層的材料和加工工藝，并注明使用壽命和使用要求。

機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中的規定，并對主梁材料的化學成分進行檢查，出具質量檢驗報告。

4.1 焊接處理

車架焊接應選擇合理的焊接方法、焊接材料和焊接工藝參數等，并合理確定焊接坡口。通用技術要求如下：①各零部件的制造應嚴格按照相應的圖紙要求；②板材下料采用數控火焰切割機切割，并經機械校平或人工矯正；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通過機械加工來實現；⑤所有對接焊縫兩端都要加設引弧板、熄弧板；⑥車架和諸梁組焊前、后均應除銹，其焊接要按照GB/T 985—2008和Q/ZB 74中的相關規定進行，阻焊完成后，需采用合適的方法消除內應力；⑦車架、諸梁及有關零部件的機械加工表面、非加工表面棱角要打磨修鈍；⑧材料不夠大時，允許選擇合適坡口對接，但應對接牢固；⑨對接焊縫在車架、車梁某處只能是一條，即對接焊縫應相互錯開，并選擇合理的對接處。

4.2 涂裝處理

為了提高設備油漆涂裝質量，鋼結構件在涂裝前應進行磷化處理，主要工藝流程如下：

機架等大型構件：鋼板、槽鋼、角鋼等型材進廠→抽檢→拋丸清理→下料→焊接→清理→磷化處理→涂防銹漆。

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

按鐵路機車車輛工藝要求，涂裝一遍H06-2鐵紅環氧酯底漆和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 設備安全與防護

5.1 防誤操作

在架車機的設計中，要設有誤操作診斷功能，故障顯示語言要通俗易懂。系統要具有各種失效、誤操作保護措施，包括：①“上升、下降”單項保護。在聯動操作時，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方向運作。②設置上工作限位和下工作限位。③當一臺單機上的同步傳感器失效時，PLC根據同步傳感器輸出信號的異常立即發出信號，使其他架車機停止工作，以保護系統，防止車輛傾覆。④當因某種原因造成電機轉動而載重螺桿卡死不轉時，PLC根據同步傳感器輸出信號的異常，將指令傳遞給控制系統作切斷操作，并報警，避免被架車輛傾覆。⑤當選擇組合聯動操作后，如果出現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，電氣控制系統自動進行調整。如果在設定的調整時間內架車機組起升或下降還未同步，電控系統就會在自動切斷電機電源的同時，通過聲音報警提醒現場工作人員。⑥當主接觸器失效時，PLC根據主接觸器輔助觸點輸出信號的異常情況。⑦輔助接觸器誤操作或失效時，PLC能進行監控、保護。

5.2 環境防護

要使設備適應自然環境，可采取以下防護措施：①移動式架車機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境的產品，各種電線采用阻燃、無毒的產品；②所有機械緊固件均選用經鍍鋅鈍化處理的產品，導電緊固件需具有良好電鍍層；③設備機械相對運動的部位都要采取相應的潤滑措施。

5.3 電氣防護

整套設備具有可靠的接地、接零保護，端子板采用優質絕緣材料，同時具備電機任意兩相短路保護功能，A、C兩相對地短路保護功能，電動機的過載和過熱保護功能以及任意一點的保護接地功能。柜門設機械閉鎖、電氣閉鎖，臺柜內照明設施齊全。

6 結束語

綜上所述，我們要嚴格把控架車機的設計和使用。為了加快鐵路機械設計技術的發展步伐，保證架車機產品的質量，提高架車機的耐久性和可靠性，延長工件的使用壽命，在設計架車機時，要注重對細節的把握，全方面考慮架車機在使用中出現的各個方面的問題。在加工時，要注重具體的流程環節，仔細研究工藝技術對架車機質量的影響，從而在不斷的實踐中發現規律方法，最終實現提升架車機性能和質量的目的。

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〔編輯：王霞〕