移動(dòng)式火車平料機(jī)防撞糾偏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林　暉　曾　宇　朱　軼　 孫　暉

(1　湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院　2　武漢開銳海洋起重技術(shù)有限公司　3　武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院)

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移動(dòng)式火車平料機(jī)防撞糾偏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

林暉1曾宇2朱軼3孫暉3

(1湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院2武漢開銳海洋起重技術(shù)有限公司3武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院)

摘要：為防止移動(dòng)式火車平料機(jī)在車皮上行走時(shí)出現(xiàn)碰撞、偏向及掉落的危險(xiǎn)情況，設(shè)計(jì)了平料機(jī)防撞糾偏系統(tǒng)。通過光電傳感器和自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平料機(jī)的防撞和糾偏，保障作業(yè)安全。

關(guān)鍵詞：平料機(jī)； 防撞； 糾偏； 光電傳感器

1前言

在貨運(yùn)列車敞車散貨裝車的過程中，由于裝車方式的限制，容易出現(xiàn)貨物在車廂中分布不均的情況，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致列車在行駛途中發(fā)生傾覆、脫軌等重大安全事故，所以《鐵路貨物運(yùn)輸管理規(guī)則》規(guī)定：對(duì)于裝載散堆狀貨物，頂面應(yīng)予以平整[1]。為了改變傳統(tǒng)人力平整的低效率，提升散貨平整作業(yè)的自動(dòng)化程度，移動(dòng)式火車平料機(jī)被設(shè)計(jì)出來。該平料機(jī)可在火車車幫上行進(jìn)，對(duì)車廂內(nèi)的散貨物料進(jìn)行連續(xù)的平整工作。

由于平料機(jī)工作時(shí)，連續(xù)行走于整列車皮兩側(cè)車幫上，在工作的過程中，可能出現(xiàn)跨越2節(jié)不同高度車廂、行進(jìn)至最后1節(jié)車廂或在車幫上跑偏的工況，需要對(duì)平料機(jī)進(jìn)行防撞糾偏系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2防撞糾偏系統(tǒng)設(shè)計(jì)

平料機(jī)的防撞和糾偏由檢測(cè)平料機(jī)與車皮相對(duì)位置的光電傳感器配合自動(dòng)控制技術(shù)完成。在平料機(jī)的四周安裝8個(gè)光電開關(guān)SD1-SD8(數(shù)字量輸出)，在水平方向設(shè)置2個(gè)光電測(cè)距儀SA1-SA2(模擬量輸出)，布置位置如圖1所示。

圖1　平料機(jī)光電傳感器布置圖

SD1-SD4檢測(cè)方向?yàn)槠搅蠙C(jī)行進(jìn)方向，用于檢測(cè)平料機(jī)工作時(shí)與火車皮防撞信號(hào)及最后一節(jié)列車禁止行走的安全信號(hào)。SA1-SA2、SD5-SD8檢測(cè)方向?yàn)樗椒较颍瑱z測(cè)平料機(jī)與火車皮側(cè)邊的相對(duì)位置，作為平料機(jī)行走過程中的糾偏信號(hào)。其中SD1、SD4伸出平料機(jī)一段距離作為減速停車安全距離，同時(shí)SD1與SD2，SD3與SD4的水平距離大于火車皮跨廂距離最大值700 mm。

SD1-SD4檢測(cè)動(dòng)作閥值為傳感器安裝位置至車皮上邊緣距離加上車皮最高跨度距離(140 mm)，設(shè)為H(實(shí)際設(shè)定可比H略大)；SD5-SD8檢測(cè)動(dòng)作閥值為傳感器安裝位置至車皮側(cè)邊緣距離,設(shè)為L(zhǎng)(實(shí)際設(shè)定可比L略大)。SA1-SA2檢測(cè)模擬量輸出，設(shè)為L(zhǎng)1、L2。光電開關(guān)被遮擋時(shí)狀態(tài)為1，未被遮擋時(shí)狀態(tài)為0。

3防撞控制

平料機(jī)的防撞控制主要用于平料機(jī)行進(jìn)過程中的跨廂動(dòng)作控制以及末節(jié)車廂停車控制。

以平料機(jī)右行工作為例，在跨廂過程中，防撞控制主要分為以下3個(gè)步驟：

(1)當(dāng)平料機(jī)行進(jìn)至一節(jié)車廂末尾時(shí)，伸出平料機(jī)外部的傳感器SD1檢測(cè)到下降沿(狀態(tài)由1變?yōu)?)時(shí)，右行行走速度降為最低速。手柄改為左行且SD4檢測(cè)到上升沿，減速信號(hào)復(fù)位。

(2)當(dāng)SD2檢測(cè)到上升沿(狀態(tài)由0變?yōu)?)時(shí)，判斷以下條件：

SD1已檢測(cè)到了上升沿，說明右行方向仍有車皮。若起升機(jī)構(gòu)不處于上限位，整機(jī)停車；若起升機(jī)構(gòu)處于上限位，可繼續(xù)以最低速前進(jìn)。

SD1沒有檢測(cè)到上升沿，說明右行方向無車皮，此時(shí)整機(jī)立即停車并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，直到手柄反打且SD1重新檢測(cè)到上升沿，前進(jìn)停止信號(hào)解除。

SD3檢測(cè)到上升沿后，表明跨廂已經(jīng)完成。右行方向最低速限制解除。

(3)在跨廂工作過程中，平料機(jī)最外側(cè)2個(gè)光電傳感器SD1和SD4還可以檢測(cè)跨廂的高度。若檢測(cè)到2列車皮間的高度差高于整機(jī)設(shè)計(jì)跨廂能力，則進(jìn)行報(bào)警，并限制強(qiáng)行跨箱，防止平料機(jī)與車廂發(fā)生碰撞。

4自動(dòng)糾偏控制

當(dāng)位于平料機(jī)四角的SD5/SD7或SD6/SD8 2組光電開光中任1組出現(xiàn)狀態(tài)相反時(shí)(如SD5=0，SD7=1或SD6=1，SD8=0)，系統(tǒng)認(rèn)為進(jìn)入糾偏狀態(tài)，判斷以下條件：

(1)SA1/SA2檢測(cè)距離L1與L2大致相等，說明車頭偏向一側(cè)，需利用差速糾偏。

以右行狀態(tài)為例：S5或S8檢測(cè)到狀態(tài)0，SA1側(cè)變頻器減速，檢測(cè)到S5及S8均為1，延時(shí)1s后停止減速；S6或S7檢測(cè)到狀態(tài)0，SA2側(cè)變頻器減速，檢測(cè)到S6及S7均為1，延時(shí)1s后停止減速。如圖2所示。

圖2　車頭偏向一側(cè)工況

(2)SA1/SA2檢測(cè)距離L1與L2相差較大，或S5/S6或S7/S8均狀態(tài)為0，說明整車偏向一側(cè)，利用差速向另一側(cè)糾偏。

以右行狀態(tài)為例：S5及S6檢測(cè)到狀態(tài)0，SA1側(cè)變頻器減速，檢測(cè)到S5或S6為1，延時(shí)1s后停止減速；S7及S8檢測(cè)到狀態(tài)0，SA2側(cè)變頻器減速，檢測(cè)到S7或S8為1，延時(shí)1s后停止減速，此時(shí)將車狀態(tài)改變至(1)中的狀態(tài)，繼續(xù)再糾偏一次可將車擺正。如圖3所示。

圖3　整車偏向一側(cè)工況

另外，在平料機(jī)每組輪中還配置了水平安裝的銷軸傳感器，監(jiān)測(cè)水平輪與車幫的實(shí)時(shí)壓力狀態(tài)。光電開關(guān)糾偏距離設(shè)置在水平輪銷軸傳感器最大偏離范圍內(nèi)。當(dāng)銷軸傳感器監(jiān)測(cè)壓力超出一定范圍時(shí)，說明整車偏轉(zhuǎn)量過大，此時(shí)停止自動(dòng)糾偏，只能以手動(dòng)糾偏形式將整車擺正。

5結(jié)語

經(jīng)實(shí)際使用證實(shí)，應(yīng)用以上方法設(shè)計(jì)的平料機(jī)防撞糾偏系統(tǒng)，可有效控制平料機(jī)在火車車幫上行走時(shí)的跨廂、防撞和糾偏動(dòng)作，對(duì)平料機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及其在散貨裝車工作領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣有著重大的意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部,鐵路貨物運(yùn)輸管理規(guī)則(鐵運(yùn)[2000]90號(hào))[S].

林暉： 430070, 湖北省武漢市洪山區(qū)石牌嶺東二路5號(hào)

Design of Crash Prevention and Deviation Rectification System for Movable Train Flattening Machine

1.School of Mechatronics Engineering Hubei Light Industry Technology InstituteLin Hui2.Wuhan K-crane Ocean Lifting Technology Co.,Ltd.Zeng Yu3.School of Logistics Engineering of Wuhan University of TechnologyZhu YiSun Hui

Abstract：To preventing the crash, direction deviation and falling accident when the train flattening machine is walking on wagons, the crash prevention and deviation rectification system is designed. This system realizes the crash prevention and deviation rectification by using photoelectric sensor and automatic controlling technology, and guarantees the safe of operation.

Key words:flattening machine; crash prevention; deviation rectification; photoelectric sensor

收稿日期：2016-05-05

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.03.014