大軸重車輛通用救援起復技術創(chuàng)新辦法研究

柳自峰+王學峰+趙世超

摘 要：鐵路運輸在神華集團物流中占有舉足輕重的位置。運輸機車、車輛種類繁多，車體構(gòu)造差異性大，現(xiàn)有救援設備無法實施救援作業(yè)。由于現(xiàn)有起復救援設備主升缸噸位及配置、橫移噸位及距離等結(jié)構(gòu)和技術參數(shù)、作業(yè)速度等方面不能滿足對救援設備的救援作業(yè)要求，對需多頂點起復C80、KM98多節(jié)車輛無法多頂點協(xié)同作業(yè)。為了應對列車的快速救援、快速起復，在確保安全救援的前提下，特為此研究了列車的快速救援起復的辦法。這種新的救援起復辦法徹底解決了列車出現(xiàn)大范圍脫線事故時千斤頂無法安置的問題和快速起復的問題。節(jié)省了鐵路救援時間，提高了工作效率，同時也排除了在起復救援過程中車輛不穩(wěn)定的問題。該辦法適用于單節(jié)或多節(jié)列車的大范圍脫線事故救援。

關鍵詞：列車；頂點；起復救援；四缸筒部；墊塊；橫移梁；橫移車；C80列車

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.022

1 概述

C80型列車輪對兩側(cè)的頂點不適合用于起復車輛，因為該頂點緊靠車輛輪對中間的彈簧箱，該彈簧箱的下端面已經(jīng)接近鋼軌上平面，這給救援設備中的橫移梁放置和橫移車的大范圍運行（300-500毫米）產(chǎn)生干涉。另外車輛的脫線帶有不可預期性，脫線距離不可能事先預定，這就要求橫移車在救援過程中必須保證一次安裝就能夠大范圍的橫移，以提高救援效率。通過現(xiàn)場測量與論證，要將救援設備的頂點放置到輪對與配重箱之間就能解決一次安裝就可以大范圍橫移的問題，該處正好對應車廂兩側(cè)的加強立筋，這樣就能起復C80（滿載）列車。但該處的側(cè)邊梁無加強頂板，要將該側(cè)邊梁內(nèi)填實才可以起復重載車輛。為此設計一個能快速拆裝的填充墊塊來解決問題。

采用先進的液壓泵站，選取四個頂升缸，避免傳統(tǒng)復軌器的支點不足，至使復軌時發(fā)生側(cè)翻，利用機械控制技術實現(xiàn)同步起復。結(jié)合線路復雜、天氣不良等情況容易引發(fā)的救援復軌失敗原因，強化橫移梁、勾鏈鎖實現(xiàn)復軌設備安全可靠，復軌一步到位。

2 C80列車頂點偏置研究

通過實地考察試驗，C80列車的原頂點設置在彈簧箱外側(cè)，彈簧箱的下端面緊靠鋼軌的上平面，中間的距離過于狹小，無法安裝橫移車的卡座體，使列車頂起后橫移復軌受到限制，無法完成起復作業(yè)。在C80列車兩側(cè)配置箱和車輪彈簧箱中間有較大的設備安裝空間，充分力利用該空間，可以快速的安裝液壓起復設備，只要設計一個可以快速拆裝的填充墊塊對側(cè)邊梁空腔進行填充，就能滿足快速救援起復C80（重載）列車的側(cè)邊梁強度要求。

快速拆裝墊塊設計圖如下。

圖示說明：

墊塊為分體式墊塊，分為上墊塊1和下墊塊2， 首先將上墊塊1安放在側(cè)邊梁3內(nèi)，再將下墊塊2放在上墊塊1的下方并對其兩個端面，然后將墊塊正對車廂立筋，安裝完成。

3 連體列車（滿載）平穩(wěn)起復研究

3.1 四缸同步起復作業(yè)

C80列車多數(shù)為兩節(jié)連體車輛，列車脫線后中間無法順利脫開，只能將連體處的兩個相鄰的輪對同時進行起復作業(yè)，常規(guī)的單節(jié)列車的單缸起復已經(jīng)無法對事故列車（滿載車輛）進行救援，只能使用4支油缸對脫線列車進行同步起復，方可快速的起復救援。將4支頂升油缸分別安裝上述2所描述的位置，通過同步控制平臺，控制4支油缸同步進行頂升作業(yè)，然后根據(jù)脫線距離控制橫移車進行同步有序復軌作業(yè)。

3.2 單缸作業(yè)與4缸同步作業(yè)的優(yōu)缺點對比

常規(guī)的單缸起復無法滿足對C80（滿載）列車的起復救援作業(yè)，因為是滿載列車，單缸起復時車輛不平穩(wěn)定，容易造成救援事故，另外單缸起復時，頂點處所受的應力過大，容易對頂點處造成破壞。4缸同步作業(yè)是將4支油缸分別置放在車輛連體處得四周，這樣解決了列車在起復過程中的平穩(wěn)問題，同時也解決了車輛在起復過程中的溜滑問題，降低了頂點處得應力過大問題，給快速起復救援帶來技術保證。

4 四缸同步控制系統(tǒng)研究

4.1 四缸同步電控系統(tǒng)研制背景

由于液壓起復救援機具廣泛適用于橋梁、隧道、山體、建筑物等狹小空間的機車復軌作業(yè)，尤其對電力機車實施復軌作業(yè)時省去了拆線及復軌后重新架設線路的復雜施工過程，受到液壓起復救援機具施工單位好評?，F(xiàn)有救援機具采用的液壓起復機具，在救援作業(yè)時必須有人靠近事故車輛附近觀察設備運行情況，并指揮操作人員對油泵手動進行操作，整個過程繁瑣，易產(chǎn)生二次事故。為確保鐵路運輸工作的安全高效穩(wěn)定，面臨事故列車救援起復能夠做到快速恢復，適應鐵路“大運量、高密度”的生產(chǎn)方式，保證事故列車能夠及時快速救援起復，有效節(jié)省救援時間，提高工作效率。特此研制了四缸同步電控系統(tǒng)。設備適用于單節(jié)或多節(jié)車廂的一般脫軌事故的救援起復作業(yè)。

4.2 四缸同步電控系統(tǒng)詳解

電氣控制系統(tǒng)組成部分：該電控系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)、人機界面監(jiān)控、外圍電路、遙控器、信號單元、攝像裝置六部分。

4.2.1 PLC控制系統(tǒng)

PLC是可編程控制器的一種縮寫，是一種新型的通用自動化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術、計算機控制技術和通訊技術融為一體，具有控制功能強、可靠性高，抗干擾能力強，使用靈活方便，易于擴展等優(yōu)點，本系統(tǒng)使用PLC為控制核心，結(jié)合各類外圍I/O擴展、模擬量擴展完成系統(tǒng)的控制。

4.2.2 人機界面監(jiān)控系統(tǒng)

人機界面（簡稱HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。通過界面我們可以看到系統(tǒng)內(nèi)部閥門運轉(zhuǎn)情況、車輛升起高度、系統(tǒng)壓力等各類參數(shù)。

4.2.3 外圍電路

外圍電路部分是本系統(tǒng)的動力提供、執(zhí)行部分，同時也具備短路、過載保護功能，它將PLC系統(tǒng)發(fā)出的信號一一執(zhí)行，使系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行。外圍電路細分可分為電動機電路、PLC中間繼電器電路以及DC24V電路三個小部分。endprint

4.2.4 遙控器

遙控器部分分為遙控器本體和手持遙控器兩部分，遙控器本體接收手持遙控器發(fā)送的無線信號，內(nèi)部電路動作后將信號傳入PLC系統(tǒng)，操作者可以通過遙控器在遠方控制本系統(tǒng)，便于操作者能在更合理的位置操控本系統(tǒng)。

4.2.5 信號單元

信號單元包含四套光學（激光）位移傳感器和四套無線發(fā)射裝置以及一套無線接收裝置，光學位移傳感器實時檢測大軸重車輛的升起位移情況，無線發(fā)射裝置將位移信號發(fā)射，并由無線接收裝置接收并傳送到PLC系統(tǒng)。

4.2.6 控制原理

固定于橫移車上的光學檢測系統(tǒng)，不間斷檢測頂升油缸的升起位移信息，無線信號發(fā)射裝置將檢測信號發(fā)射并由無線接收器接收傳輸至PLC控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采集到四路信號后，在每個采樣周期內(nèi)進行運算處理，輸出控制指令，驅(qū)動外圍電路控制液壓換向系統(tǒng)工作，系統(tǒng)的采樣周期為100ms，使得電控系統(tǒng)能快速響應，這就保證了起復設備的同步安全運行。

4.2.7 系統(tǒng)優(yōu)點

控制方式先進：傳統(tǒng)作業(yè)方式為人工手動操作閥門，操作繁瑣，現(xiàn)升級為電氣自動控制系統(tǒng)，控制方式先進，操作簡單，靈活方便。

實現(xiàn)同步升降：本系統(tǒng)自動控制大軸重車輛同步升降，升降過程中無需人工操作，全程實現(xiàn)自動控制。

配備位移檢測信號裝置，實現(xiàn)無線接收：配備光學位移傳感器，實時監(jiān)測大軸重車輛的升起位移情況，位移信號與控制柜實現(xiàn)無線通訊，通訊最遠可達3KM，無需現(xiàn)場布線，避免了現(xiàn)場布線的繁瑣和出現(xiàn)線路故障的隱患。

可遠程遙控操作設備，靈活方便：配備遙控器，操作者可手持遙控器現(xiàn)場靈活操作，操作者可以在更合理的位置對系統(tǒng)進行操控，這樣大大方便了現(xiàn)場救援。

4.3 四缸同步電控系統(tǒng)研制目的

主要目的是解決傳統(tǒng)的起復救援設備不能精確控制起復車輛，傳統(tǒng)的起復救援設備主要是依靠人眼觀察，這難以保證起復設備的同步性能，該電控系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的技術難題，利用高精度傳感器控制車輛同步起升。該系統(tǒng)從根本上解決了傳統(tǒng)的起復設備需要人眼觀察的弊端，能夠準確的判斷和控制車輛同步起復，同時救援人員在救援過程中可以遠離事故車輛，提高救援作業(yè)的安全性。該實用新型的技術效果明顯，在使用過程中，能夠準確的判斷車輛起復高度，同時也能夠控制車輛同步起復。

5 橫移梁置放角度研究

橫移車跑偏是一直困擾起復救援設備的問題，在過去的救援設備中不論是單缸起復還是多缸起復，始終是沒有徹底解決橫移車跑偏問題，通常的做法就是將橫移車進行剛性限位，硬性的將橫移車束縛在橫移梁上，表面看來是限制了橫移車跑偏，但實際是整個頂升機構(gòu)在橫移運行過程中發(fā)生了位移或傾斜。要進行大范圍的脫線救援時，橫移車跑偏問題會明顯的凸顯出來，即便是在橫移車或橫移梁上做上硬限位，也是沒有從理論上解決該問題所在，只是表面看起來橫移車沒有跑偏，仔細觀察會發(fā)現(xiàn)，整套頂升機構(gòu)產(chǎn)生了滑動位移或者頂升缸產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象，這是救援作業(yè)的嚴重隱患，當整套頂升機構(gòu)對地面的摩擦力大于頂升缸頂點對于車輛的摩擦力時，該位移將發(fā)生在頂升缸頂點和車輛之間，一旦發(fā)生滑動位移，將使救援作業(yè)中途停止，耽誤寶貴的救援時間，當該處的滑動位移過大而又未被及時發(fā)現(xiàn)時將導致車輛突然間從頂點處脫落，造成救援事故。

理論分析如下：

車輛在被頂升后橫移時，是圍繞著另一端的芯盤轉(zhuǎn)動，被頂升端的橫向運行軌跡就是以另一端的芯盤中心為圓心，頂點和芯盤中心為半徑所畫的圓弧。橫向運行的軌跡并非垂直于鋼軌。

通過理論分析與優(yōu)化，C80型車輛在救援時將橫移梁向另一端芯盤位置傾斜12°是最理想的圓弧軌跡切線方向，在該方向放置橫移梁，能夠杜絕橫移車的跑偏現(xiàn)象，解決了硬限位所帶來的隱患。

6 結(jié)論

通過理論研究和實際驗證，列車救援過程中，使用創(chuàng)新辦法：4支油缸的同步作業(yè)，橫移梁合理的置放角度，填充墊塊的快速安裝，徹底解決了常規(guī)單缸起復作業(yè)的弊端，為快速起復救援作業(yè)奠定了充分的技術保證。

參考文獻：

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