翻車機防車皮傾倒及拉桿伸出檢測裝置研制

孟祥帥

（秦皇島港股份有限公司第二港務分公司，河北秦皇島 066003）

0 引言

鐵路運煤專用敞車車皮之間通過一組圓鉤和方鉤連接，采用這種方式連接的車皮兩端可實現自由轉動，卸車作業無需解列操作。如果車鉤反位，翻車機卸車作業前必須執行車鉤解列操作。雖然針對反位車鉤存在多種檢測方法，但仍然會出現漏查情況，一旦漏查，將會出現扭斷車鉤、車皮掉道等重大事故，嚴重影響卸車效率。

運煤敞車車皮內部有3 組支撐拉桿，部分鉸接失效的拉桿，經翻車機卸車作業，會以豎直或其他狀態伸出到車皮外側，駛出翻車機后，無法實現自動復位。外伸的拉桿在車皮行駛過程中會對鐵路沿線棧橋、線纜等附屬設施造成刮蹭傷害，尤其是過長拉桿在行駛過程中掉落，搭接到鐵路高壓線，將會造成重大安全事故，嚴重影響運輸效率。因此，亟需一套針對以上兩個問題的安全檢測裝置。檢測裝置要同時具有兩個檢測功能：①車鉤反位的車皮，在翻車初始，車皮發生傾倒階段，即可發現并報警，暫停翻卸作業，防止車鉤隨翻轉扭斷；②有拉桿伸出的車皮駛出翻車機平臺時，檢測裝置可發現并報警。

1 方案制定

檢測裝置動作檢測點選擇為發現異常動作最為顯著的位置：翻車機出口第一節空車車皮上沿，翻車機傾翻側靠近翻車機重車與空車車鉤較近的位置。該位置為故障發生的最初階段，及時發現可避免事故的發生。位置選擇有以下兩個關鍵原因：①翻車機入口位置發生擺動短軌刮蹭車皮或車鉤死鉤時，因為入口地面重車重量較大，不會隨異常狀況出現車皮傾倒現象，將直接造成翻車機驅動電機過載報警或鉤頭扭斷，因此車皮傾倒只會發生在出口第一節空車位置；②拉桿外伸為翻車導致，非傾翻側伸出的拉桿隨翻轉過程會隨重力落回車皮內部，因此，翻車結束后，外伸的拉桿多存在于車皮的傾翻側，在車皮駛出平臺后，可以在翻車機出口車皮傾翻側檢測拉桿伸出情況。

車皮傾倒時，車皮出現傾角，車皮最上沿位置產生位移量最大，檢測裝置在此位置設置與車皮平行的傾倒檢測板，車皮碰觸檢測板，檢測板帶動連桿機構發生擺動，車皮傾倒發生的位移量將導致連桿機構末端磁性限位開關斷開，實現檢測功能，降低發生位移位置的高度，同時放大位移量，保證檢測的便利性和靈敏性。

拉桿外伸駛出時，檢測裝置在高出車皮頂部的位置設置一水平檢測臂，該檢測臂伸入車皮內部一定距離，保證拉桿以豎直或其他狀態伸出時均可被檢測臂檢測到。拉桿碰撞到時檢測臂后，檢測臂發生扭轉，帶動與檢測臂裝配在一起的連桿機構發生扭轉，磁性限位開關斷開，實現檢測功能。

將以上兩個動作檢測機構合理結合到一起，無論發生哪一種異常動作，均可實現通信報警。

2 主要技術內容

檢測裝置設計如圖1 所示，主要包括檢測臂、連桿、中間桿、接近開關、支撐以及底桿等6 個部分。工作原理：通過檢測臂檢測車皮傾倒與拉桿伸出動作，連桿機構帶動接近開關通斷，實現檢測動作。

圖1 檢測裝置

檢測裝置實現檢測功能如圖2 所示。傾倒檢測板檢測車皮傾倒動作，通過轉軸與檢測臂上臂連接，可以實現靈活轉動，車皮傾倒的核心部件為檢測臂，主要由傾倒檢測板和扭轉機構組成后，與其接觸，帶動與其螺紋連接的連桿機構擺動，實現連桿下端的接近開關中斷，通信報警，實現檢測功能；檢測板安裝位置與車皮最外側平行距離為100 mm，C80 車皮高度為3793 mm，當車皮傾倒角度超過2°時，即可碰觸到傾倒檢測板，實現檢測功能。扭轉機構圓管內部設計安裝兩盤密封型6209 軸承，可以實現檢測臂被外伸拉桿碰撞后自由轉動；扭轉機構上側扭簧與止擋用來對正常狀態下的檢測臂加力定位，防止其在自由狀態下擺動，當檢測外伸拉桿動作結束后，扭簧機構可以實現檢測臂自動復位到止擋位置；檢測臂深入車皮內部300 mm，可以保證車皮外伸拉桿充分被檢測到，并且較車皮上沿高出150 mm，與翻車機壓車梁壓爪升起后高度基本一致，可有效檢測經過翻車機端環與壓車梁壓爪碰撞后，仍然外伸的拉桿；當拉桿碰觸到檢測臂，檢測臂扭轉，帶動連桿機構扭轉，造成連桿下端的接近開關中斷。

圖2 檢測臂結構

磁性限位接近開關安裝方式如圖3 所示，其安裝位置距離地面僅1500 mm，便于工作人員檢查調整。使用中要求最后一段連桿轉動靈活，但不可左右擺動。連桿搭接在連桿支撐圓鋼上，當上端連桿被檢測臂帶動產生上下或周向輕微動作時，連桿會自動從支撐圓鋼上脫落，接近開關中斷，通信報警。

圖3 接近開關安裝方式

3 技術要點及創新點

3.1 技術要點

（1）動作檢測點位置較高，要求裝置整體結構必須穩定，地角要求固定可靠，要求底桿、中間桿、檢測臂三者之間聯接可靠，結構穩定。安裝完成后，應選擇合適位置點對整體結構進行支撐加固。

（2）檢測臂位置高度選擇要合理，要求檢測板盡可能靠近車皮，并且不被車皮輔件刮蹭。檢測臂深入車皮內部位置要合理，深入過多，將增加檢測臂重量，反之，將無法充分檢測拉桿狀態。

（3）扭轉機構內部軸承選擇免潤滑深溝球軸承，扭簧復位裝置要求扭簧復位力要合理選擇，保證檢測臂發生扭轉后可自由回位，并且不會對止擋產生較大的碰撞力。

（4）連桿機構設計要合理，要求在連桿發生運動的軌跡范圍內，選擇合理位置進行限制，防止連桿動作對周圍人或物造成傷害。

3.2 創新點

采用同一磁性限位接近開關實現兩個檢測動作，核心部件檢測臂，將單臂擺動機構、扭簧復位機構和連桿機構三種動作形式有效結合，放大故障動作，完善了翻車機安全保護檢測系統。

4 應用情況

翻車機防車皮傾倒及拉桿伸出檢測裝置研制完成后，自2016 年6 月安裝在秦皇島港煤一期、煤二期翻車機，運行狀態良好，沒有出現誤報與漏報的情況。據數據統計，檢測裝置運行至今，5 臺翻車機作業線無車皮傾倒事故，發現出口車皮發生傾倒現象5 次，裝置報警后停止作業，重新進行定位翻車作業；統計2019 年全年期間，5 臺翻車機出口檢測出外伸拉桿43 根，現場司機及時進行處理，大秦鐵路部門無外伸拉桿干擾鐵路線問題的反饋。因此，本裝置可推廣應用于使用翻車機翻卸作業的各

種場合，完善翻車機安全作業檢測系統。

5 對推動科技進步和提高市場競爭力的作用

翻車機防車皮傾倒及拉桿伸出檢測裝置的應用，進一步完善了翻車機安全作業檢測系統，解決了因鐵路部門調度排車錯誤產生反位車鉤后，卸車部門錯誤翻卸發生扭斷鉤頭的問題，減輕了翻車作業中檢查反位車鉤的工作壓力，提高了卸車部門的卸車效率，避免了故障賠償，提高了港口卸車作業的競爭力。鐵路敞車在使用過程中，支撐拉桿鉸接失效狀況不可避免，裝置及時檢測外伸拉桿，保護了鐵路沿線設施，尤其是避免了拉桿損壞鐵路高壓線造成的安全事故，降低了鐵路設備故障率，提高了鐵路的運輸效率，優化了卸車企業服務質量，提高了卸車企業與鐵路部門的協作關系。