翻車機定位車自動接車設計

劉寶申

秦皇島港股份有限公司第九港務分公司

1 引言

自2006年秦皇島港煤五期工程正式投產運營以來，翻車機作業前的定位車接車一直采用人工操作定位車的傳統方式，即在鐵路重車到達降弓標時，由翻車機入口司機走到定位車機身上手動操作定位車，將定位車人工開到重車3、4節之間，而后入口司機目測大概位置停止定位車，將主臂插入車皮溝襠中。由人工操作定位車接車，一方面接車時間長，容易發生誤操作、重復操作；另一方面易受天氣因素影響，效率低下。人員操作定位車需要反復上下大機、橫穿掛纜，極易發生安全事故[1]。目前，智能化、無人化是港口發展的方向，為使設備可以由少數人員甚至無人操作，節省人員上機操作時間，提升作業效率，實現翻車機定位車的自動接車具有重要意義。

2 解決方案

要實現定位車自動接車的設計，一是根據降弓標及重車停車位置確定定位車接車位置區域，在此區域安裝光電管反光板；二是根據定位車編碼器判定定位車尋位方向，尋找接車位；三是根據接車位置和定位車編碼器數值設定定位車減速位置。

2.1 反光板支架設計

圖1 反光板起始位置

雖然火車軌道上有降弓標，但是火車司機停車的位置并不是完全固定。以降弓標為起點，到重車3、4節之間為反光板起始位置(見圖1)。通過統計10次重車停車位置(見表1)，可以看出，每次停車位置之間的誤差不超過5 m，得出設定反光板支架長度為6 m，兩邊留有余量，可以滿足所有重車停車位置。根據反光板支架進行地面基礎制作，使支架穩固，不會受震動影響光電管對位。

表1 重車停車位置

反光板支架有雨搭設計，防止雨水、灰塵等灑落在反光板上，干擾信號。反光板固定板及雨搭材質為不銹鋼，防止現場環境對其腐蝕。支架上下可調，可以準確對位光電管。反光板型號為TD-03，尺寸為80 mm×55 mm，能夠滿足現場需求，且性價比高。打孔安裝，整齊穩固。

2.2 邏輯判定

定位車編碼器數值代表定位車的行走位置。開始自動接車時，首先根據重車停車位和定位車位置進行定位車尋位方向判定。以最常見的情況為例，當流程作業完畢時，定位車根據自動狀態停在司機室樓下，此時定位車編碼器數值約為130 000。

下列重車到降弓標停車后，開始自動接車，定位車自動接車位置大約為22 000，當編碼器數值顯示22 000時，定位車會自動返回，尋找22 000左右的接車位置。到設定為25 000的位置時，定位車開始減速，慢速返回，防止由于慣性造成返回過量。當2# 主臂光電管導通時，程序會記錄當時的編碼器數值(見圖2)。

圖2 2#主臂光電管導通

再減去車皮溝襠距離650 mm，得出停車距離。此時2個光電管導通，主臂伸出，插入車皮溝襠，完成自動接車(見圖3)。

圖3 2個光電管同時導通

2.3 控制程序

編寫定位車自動接車的程序，以定位車在司機室樓下為例，自動接車需要滿足的條件有：主臂、輔臂縮回到位，主臂選擇，不在自動狀態下，所有站都在遠程位等。當定位車位置大于22 000，開始自動接車時，定位車會返回尋位(見圖4)。

圖4 判定尋位方向，定位車返回尋位

CANCEL_LATCH標簽會取消作業完畢的上列車保留的自動狀態，使定位車自動接車完畢，翻車機符合自動作業的自動狀態(見圖5)。

圖5 自動接車完畢程序圖

翻車機和定位車作業有4種速度模式，由于設備運行年限長，為防止翻車機系統鋼結構、機構部件等機構疲勞狀態的惡化，目前作業采用最慢速(LOW_LOW_SPEED)。4種速度模式分別對應4種減速距離，當定位車位置小于25 000時開始減速，防止定位車由于慣性造成返回過量，對位不準(見圖6)。

圖6 定位車減速位置判定程序

當2#光電管導通后，程序記錄編碼器數值，之后減650 mm定位車停止。如果因為故障或其他原因光電管沒有導通，定位車會停止到16 000的位置，尋位失敗(見圖7)。

圖7 定位車停止位置判定程序

定位車尋位完畢，2個光電管同時導通，定位車主臂伸出，自動接車完畢(見圖8)。

圖8 定位車主臂伸出判定程序

2.4 上位機界面

在翻車機上位機軟件RSView32上添加標簽，GREET_TRAIN_HMI。在上位機的鐵路信號界面上添加定位車自動接車按鈕(見圖9)。

圖9 翻車機上位機界面

3 實施效果

目前CD8翻車機的定位車自動接車系統已經投入使用了半年時間，程序判定準確，定位車接車停止位置正確，伸主臂可以準確插入車皮溝襠，極大提高了作業效率，避免了人員操作定位車時可能出現的錯誤。后續計劃在定位車主臂上方增加攝像頭，使設備可視化，實時監控設備狀態，如果出現定位車自動接車失敗，可以根據攝像頭實現上位機手動接車，不會造成因看不到現場狀況而由司機上定位車操作接車耽誤作業時間的情況，使設備更加可控。

4 結語

翻車機定位車自動接車系統根據反射型光電管原理和定位車編碼器數值邏輯判定進行設計，在重車停車位置不固定的情況下，利用原始設備上的反射型光電管和新增的可調反光板，通過編寫和修改程序實現定位車自動接車。該系統使接車環節實現智能化、無人化，既提高了作業效率和安全性，又能夠將降低勞動強度，為港口的智能化、無人化建設提供了一個新的思路。