張軍偉

（鄭州鐵路局 裝卸機械廠 ，河南 鄭州 450052）

近年來，我國多條鐵路客運專線相繼開工建設(shè)，需要大量的無縫鋼軌。為了提高線路質(zhì)量，減少現(xiàn)場焊接量，要求鋼廠直接將鋼軌軋制成百米軌，然后運到焊軌廠焊成500 m長軌，最后到現(xiàn)場焊成無縫鋼軌。另外，既有提速線路更新也需要大量的無縫鋼軌。因此，鐵道部建立了專業(yè)焊軌基地，把短軌焊接成500 m長軌。

但是，以前焊軌基地用的短軌長度是12.5 m，用1臺門式起重機即可從事裝卸和喂軌作業(yè)，現(xiàn)在要裝卸100 m鋼軌，原有的門式起重機無法完成。因此，急需設(shè)計一種新型裝卸設(shè)備來滿足現(xiàn)場需求。

1 設(shè)計方案

1.1 總體方案

新型裝卸設(shè)備的總體方案是用4臺門式起重機配置專用吊具吊架進行裝卸車和喂軌作業(yè)(吊具吊點分布如圖1所示)。為了保證4臺起重機動作的同步，設(shè)計了四車聯(lián)動電氣控制系統(tǒng)。另外，為了提高吊裝鋼軌的穩(wěn)定性和效率，小車設(shè)計成雙吊點，配置減搖裝置。

1.2 設(shè)計組成

單臺門式起重機由支腿、主梁、運行機構(gòu)、小車、吊具吊架、減搖裝置、電氣系統(tǒng)等組成，如圖2所示。

（1）主體結(jié)構(gòu)。該起重機的主體結(jié)構(gòu)與普通門式起重機基本一致，均由主梁、支腿、運行機構(gòu)組成，起重機的主梁與支腿均采用箱形結(jié)構(gòu)。由于該起重機用于裝卸百米鋼軌，只在跨內(nèi)作業(yè)，所以主梁不設(shè)懸臂。

（2）起重小車。從圖1及圖2側(cè)視圖可看出，1臺起重機上2個吊點的距離為13 m，若用1個起重鉤懸吊，水平穩(wěn)定性不好。因此，該起重機設(shè)置水平等高并且同步運動的2個起重鉤與吊架相連。

（3）減搖裝置。減搖裝置由力矩電機、減速機、卷筒和鋼絲繩組成，減搖裝置共4套，對稱布置在起重小車2個起升機構(gòu)的兩側(cè)。為了獲得較好的減搖效果，減搖鋼絲繩交叉纏繞。工作時，4臺力矩電機啟動，使減搖鋼絲繩始終保持恒力，吊具在運行中產(chǎn)生的擺動在減搖鋼絲繩的作用下迅速衰減，使鋼軌較快地停止在輥道線的上方，提高對位效率。

（4）吊具吊架。為了減輕自重，吊架采用桁架結(jié)構(gòu)，吊具懸掛在吊架下方，吊具分多根吊具和單根吊具。大批量地從平板車上卸鋼軌時，使用多根鋼軌吊具；向輥道線喂軌時，使用單根鋼軌吊具。

1.3 控制方案

整機采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，使用可編程控制器 (PLC) 編程控制各個機構(gòu)的動作，使起重機各個機構(gòu)運行時不但更加平穩(wěn)可靠，而且速度控制精確，提高4臺車的同步性。

在焊軌廠，4臺起重機不但要裝卸百米鋼軌，還要兼顧裝卸25 m鋼軌或12.5 m鋼軌，因此，工作時可能是4臺車同時作業(yè)，也可能是2臺車作業(yè)或1臺車單獨作業(yè)?？紤]到起重機工作組合的多樣性，各車之間使用有線信號傳輸不易實現(xiàn)；使用一般的無線遙控器，由于其傳輸?shù)男畔⒘啃∫矡o法實現(xiàn)工作要求；而采用數(shù)字電臺和無線信號接收機的方案可以較好地滿足使用要求。數(shù)字電臺是數(shù)字式無線數(shù)據(jù)傳輸電臺的簡稱，其具有傳輸數(shù)據(jù)量大、速率大、成本低、安裝維護方便、繞射能力強、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活、覆蓋范圍遠的特點，適合點多而分散、地理環(huán)境復(fù)雜等場合。數(shù)字電臺最遠通訊距離可以達到3.2 km，完全可以滿足焊軌廠的實際需要。

在4臺起重機上均各自安裝1套數(shù)字電臺及無線信號接收機，把其中的1臺車作為主控機，操作人員可以在主控機上單獨操作任意1臺起重機，也可操作4臺、3臺或者2臺起重機同時運行。另外，為了提高工作的安全性和可靠性，這套系統(tǒng)還具有實時反饋功能，即主控機發(fā)出指令后，其他從機在執(zhí)行指令的同時，要把本機動作的運行狀況通過數(shù)字電臺實時反饋到主控機。一旦任意1臺從機發(fā)生故障，主控機收到故障信號后，會立即發(fā)出指令，使4臺起重機同時停車。

為了提高作業(yè)效率，減小操作人員的勞動強度，該控制系統(tǒng)還設(shè)置了自動喂軌功能。在輥道線正上方設(shè)置傳感器，側(cè)方設(shè)減速傳感器，該傳感器與小車運行機構(gòu)聯(lián)鎖，當4臺起重機吊起鋼軌后，在主控機上按下自動按鈕，即可實現(xiàn)4臺起重機自動運行，到輥道線側(cè)方后，通過減速傳感器確認位置，開始減速低速運行，到傳感器后自動停車，鉤頭下降，完成一次喂軌。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

焊軌基地專用門式起重機現(xiàn)已投入使用。由于起重機小車采用雙吊點起升機構(gòu)，而且設(shè)有減搖裝置輔助作業(yè)，可以平穩(wěn)快捷地進行裝卸作業(yè)；同時，起重機采用變頻技術(shù)和數(shù)字電臺的先進控制系統(tǒng)，減少了操作人員，提高了自動化作業(yè)水平，較好地滿足了現(xiàn)場需求。

[1] 張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等. 起重機設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

[2] 齊從謙，王士蘭. PLC技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.