數控架車技術帶來的鐵路貨車檢修方式的革命性變化

秦春林+張惠

摘 要： 通過改變架車機架車、轉向架輸送作業模式，用新型數控架車機、公鐵兩用車及重型轉盤替代傳統的氣動架車機架車、人工推、拉、吊運轉向架的作業模式，實現架車、轉向架輸送作業減員、增效以及消除安全隱患的目標。應用新的技術，可將參與作業人員降低至傳統模式作業人員的1/5，作業時間降低為原來的1/5，同時，用新設備替代人工作業，充分保障了操作人員的人身安全，消除了作業過程中的安全隱患。新型數控架車技術將給貨車段修工作帶來一次新的革命性變化。

關鍵詞：數控架車；貨車段修；人身安全

0 前言

目前，段修車體檢修工藝中各車輛段大多采用氣動架車機進行車體架、落車作業，依靠人工配合行車進行轉向架輸送作業。

采用氣動架車機進行架、落車作業，需要每組三人以上的操作者，一人操作閥門，一人負責安裝架車機安全銷，一人負責安全監護。氣動架車機只能進行單端起落，無法使整個車體同時起落，每架起一個車體需分兩次作業，在心盤墊調整過程中的高度轉換尤其不方便，效率極其低下。同時，氣動架車速度的快慢由人工操作控制閥門實現，然而，氣動驅動會出現突升、突降、不同步的情況，整個工作系統存在不穩定性，作業過程中需人員密切配合，呼喚應答，存在較大安全隱患。

采用傳統方式進行轉向架輸送作業，需人工將轉向架從車體下方的兩端推出，之后用行車將轉向架逐個吊運至檢修工位，吊運過程中，必須及時避讓地面設備及人員，不僅作業效率低，且存在安全隱患。

采用新型數控架車機、公鐵兩用車及重型轉盤替代傳統的氣動架車機架車、人工推、拉、吊運轉向架的作業模式，可實現架車、轉向架輸送作業減員、增效以及消除安全隱患的目標。新型數控架車機可實現一人操作、四點同時架車的作業目標，且升降高度可任意調節，調節到位后，定位插銷可自動鎖緊，無需人員配合作業，在提高工作效率的同時，降低了作業人員數量、消除了安全隱患。公鐵兩用車、重型轉盤的使用，可實現一人輸送轉向架的作業目標。利用公鐵兩用車的遙控功能，替代人工作業，一次性將轉向架從車體下方推（或拉）出，并沿車間軌道進行輸送，利用軌道上安裝的轉向架重型轉盤，實現轉向架自動轉向，直至將轉向架輸送至檢修車間。同時，轉向架重型轉盤采用地基基礎定位方式定位，承載能力足以滿足調車機正常通過。

新型數控架車機、公鐵兩用車及重型轉盤的應用，必將會給貨車段修工作帶來一次革命的變化。

1 技術介紹與分析

1.1 新型數控架車技術

針對氣動架車機的缺點，新型數控架車技術已被正式開發出來。其主要結構特點及優勢如下：

1.1.1 主要技術參數

數控架車機額定舉升能力4×10噸；負載升降速度1600mm/min；最大升降高度1600mm；同步控制精度±1mm；工作電壓AC380V。

1.1.2 新型數控架車系統

由4個單臺架車機組成，選用伺服控制系統，每臺架車機的電源線及控制線均與總控制臺相連，統一由一臺總控制臺控制，實現了四點架車的同步控制。

1.1.3 新型數控架車機

選用伺服電機、精密減速機、滾動絲杠配套傳動系統。位置控制按鈕既能控制架車機達到檢修所需的的三個固定位置，又能控制架車機在行程內升降至任意高度，以便于調整心盤位置。架車速度約為1600mm/min，從而使架車及位置調整時間降低為氣動驅動架車機的1/5。由于采用精密的傳動結構，使新型數控架車機四點的同步誤差小于1mm，若四點同步誤差超過1mm時，系統將自動報警并停止工作，定位插銷會自動鎖緊，保證了作業安全。當車體架、落位置調整確定后，各架車機定位插銷將自動鎖緊，人眼可直接觀察到其鎖緊狀態，免去人工手動插、拔作業，確保了作業過程的安全。

1.1.4 新型數控架車機所選用的伺服電機

采用了電互鎖方式，當一臺伺服電機出現故障時，同步控制系統和電機保護系統將控制系統內所有電機停止運轉。而且，每臺架車機均設有上、下行程限位保護功能，當任意一臺架車機達到最高升程或最低位置時，同套內所有架車機將全部停止工作，以防止車體過限位。

1.1.5 設有安全螺母

在架車機內部，每個舉升螺母的下部均設有安全螺母，以保證舉升螺母發生故障時，安全螺母能夠替代承載，從而保證架車安全。

1.1.6 相對位置自動調節

為滿足不同型號、長度的車體架、落，新型數控架車機還具備沿車體長度方向上的相對位置自動調節功能，僅需按動相應控制按鈕，即可實現調節，從而達到滿足各型不同車體型號的車體架、落的作業需求。

1.1.7 新型數控架車機系統所承載載荷

所承載載荷完全根據貨車各車型車體重量進行設計計算，設計載荷大于實際車體最大重量的2倍。機械及傳動結構設計合理有效，并采用機構模擬、有限元分析等手段，保障總體結構滿足設計參數要求，確保架車機具有足夠的強度及傳動效率，從而保證設備能夠長期穩定的運行；絲杠采用100mm直徑的滾動絲杠，使用壽命為10萬次。電氣方面，所有電氣部件的保護等級均不低于IP54，電機絕緣等級不低于F級，滿足了電氣控制系統的安全、可靠。

1.1.8 鑰匙型電源開關和選擇開關設計

為確保操作安全，新型數控架車系統總控制臺采用鑰匙型電源開關和選擇開關設計，由專業人員負責保管鑰匙，并確保由專業人員操作架車機。同時，在總控制臺上設有燈光指示和報警按鈕，在設備作業工程中，系統會有聲、光指示信號，以達到提醒現場人員注意安全的目的。

1.2 新型公鐵兩用車與重型轉盤配套使用技術

針對人力推、拉車體下方轉向架及行車吊運作業模式的高人力、低效率、高安全隱患的缺點，新型公鐵兩用車與重型轉盤配套使用技術已被開發并利用起來。

主要功能及技術優勢：

a）公鐵兩用車可在公路與軌道間任意切換進行行駛、作業，以滿足具體工況作業需要；公鐵兩用車的方向機及座椅高度可人工調整，在進行推出或拉入轉向架作業時，其總高度可調整至900mm以下，在此工況作業下，公鐵兩用車將切換至遙控模式，以便于駛入架起的車體底部，替代人員在車體下方作業的模式；同時，公鐵兩用車可將最多20個轉向架由一個方向推出或拉入車體底部，作業速度低速為10米/分，高速為30米/分，替代了傳統的人力推拉、行車吊運的作業模式，即提高了轉向架輸送的工作效率，又保障了作業人員的安全。

當公鐵兩用車駛離車體下方后，可切換至人工駕駛模式，在允許范圍內，以任意速度進行作業，并可根據實際工況，脫離軌道，以公路模式任意行駛、作業。

b）當轉向架被輸送至軌道切換處，重型轉盤就開始發揮其特有的作用。重型轉盤具有自動轉向功能，當轉向架到達其預定位置后，重型轉盤能夠將轉向架自動轉向90°，實現軌道切換，該時間不超過10s。

為保證重型轉盤在非作業狀態能夠滿足鐵路機車及貨車滿載車輛以≤30km/h的速度正常通過，重型轉盤采用地基基礎定位方式定位，通過軌道將通過其上的載荷直接傳遞到轉盤基礎上，轉盤不產生任何傾翻力矩；同時，重型轉盤具有升降及對位鎖定功能，需升起20mm后方可進行旋轉90°作業，旋轉到位后轉盤落下、鎖定，之后無法轉動，當重載機車通過時將不會產生轉動錯位現象；若轉盤未能夠準確定位，安全系統將及時發出聲光報警，提示現場人員立即解決，避免車間內事故的發生。

公鐵兩用車和轉向架重型轉盤的配合使用，替代了人工推、拉轉向架、行車吊裝傳輸的傳統作業方式，可完全實現轉向架安全、高效的地面傳輸作業，能夠提高作業效率5倍以上，作業人員及勞動量減小為原來的1/5，在減員增效的基礎上，作業安全性也將大大提高，消除了安全隱患。

2 結論

數控架車機、公鐵兩用車及重型轉盤技術的研發應用，替代了傳統的架車及轉向架輸運模式，實現了四點同步架車的作業目標，高度可任意調節，誤差小于1mm；轉向架運輸過程中，利用新型公鐵兩用車和轉向架重型轉盤的配合使用，完全實現了轉向架地面安全、高效的傳輸作業，替代了人工推、拉轉向架、行車吊裝傳輸的傳統作業方式。該類系統的應用，使貨車段修中架車及轉向架輸運作業效率提高了5倍以上，并替代了人力作業的模式，操作人員從多人減少為一人，在減員、增效的基礎上，盡可能的消除了安全隱患，作業安全性大大提高。

根據測算，與傳統作業模式相比較，以30臺位車輛段為例，新系統、新工藝能幫助車輛段每天每股線的轉向架進出時間從1個小時縮短至20分鐘，如果采用每股線兩次架落車作業模式則減少無效時間1小時，減少操作人員6人，每天在相同的時間內可多修車6輛車。數控架車、公鐵兩用車及重型轉盤配套技術的應用，必會給車輛段帶來一場修車的革命性變化。