于 靖，孫凱峰，劉進輝，王 鑫

（北京康拓紅外技術(shù)股份有限公司，北京100095）

目前，在貨車車輛段、客車車輛段等單位一般采用平面存放、人工選配的方式存儲與管理輪對。這種方式由于包含了大量的人工環(huán)節(jié)，增大了工人的勞動強度，降低了輪對檢修的工作效率，逐漸不適合新世紀鐵路車輛輪對檢修的需求。在這種形勢下，隨著高速鐵路的建設(shè)與發(fā)展，自動化立體倉儲的概念首先被引入到了動車輪對檢修領(lǐng)域中。輪對自動化立體倉儲能夠有效提高空間利用率，利于車輛檢修產(chǎn)能的提升；輪對自動化立體倉儲中包含有智能倉儲管理功能，能對所存輪對實施智能選配與自動化出入庫，降低工人的勞動強度，提高輪對檢修效率。本文將介紹幾種應用于鐵路機車車輛輪對立體庫存儲的方案。

1 輪對的基本型式

我國鐵路機車車輛均采用軌距為1 435mm的軌行式車輛，輪對是所有鐵路機車車輛轉(zhuǎn)向架的重要組成部分。各類機車車輛輪對總成除含有基本的組成結(jié)構(gòu)外（即兩個車輪、一根車軸），還含有一些附加的部件，如動車組動力輪對還包括軸箱、齒輪箱、制動盤等，動車組非動力輪對包括軸箱、制動盤等；如機車輪對含有軸箱、抱軸箱等，因檢修工藝的不同，一些機車輪對與電機組成輪對總成在檢修流水線上流轉(zhuǎn)。由于輪對本身結(jié)構(gòu)及組成不盡相同，各類機車車輛輪對總成從2～8t不等。表1給出了各類機車車輛輪對除車輪、車軸基本組成部件外的其他附加部件及輪對總成的總質(zhì)量。

表1 各類機車車輛輪對總成的組成部分

圖1給出了動車、機車、貨車3類輪對圖片，其中，（a）是CRH2型車動車輪對，含有兩端軸箱、齒輪箱等附加部件，（b）是機車輪對，含有軸箱、抱軸箱、齒輪等附加部件，（c）為貨車輪對，僅含有車輪與車軸，（d）為帶電機狀態(tài)的機車輪對，附加部件包括電機、抱軸箱、齒輪、軸箱等。輪對的附加部件型式各異，存儲時的需求也不一樣，一般而言附加部件均需要提供支撐，如軸箱、齒輪箱、電機等，這些附加支撐直接影響到輪對立體庫的設(shè)計。

圖1 各類機車車輛輪對總成

2 輪對立體庫的基本組成

輪對立體庫通常由高層貨架、堆垛機、管理信息系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、出入庫接口設(shè)備、托盤等組成。按邏輯層次劃分，輪對立體庫通?？梢苑譃楣芾韺印⒖刂茖?、執(zhí)行層3個層次，如圖2所示。其中，管理層可與機車車輛段（基地）內(nèi)的信息管理系統(tǒng)連接，實現(xiàn)庫存信息共享，并根據(jù)輪對工藝條件智能管理輪對存儲信息，通過輪對特征值選配下達指定輪對的出入庫指令；控制層通常以PLC為核心構(gòu)建，以有線或無線通訊的方式與管理層相連，接收管理層下達的出入庫指令，并轉(zhuǎn)換為機器指令，下達至終端執(zhí)行層，控制終端設(shè)備完成輪對出入庫；執(zhí)行層有具體的執(zhí)行終端設(shè)備組成，包括堆垛機、出入庫接口設(shè)備等。

圖2 輪對立體庫組成的3個邏輯層次

3 輪對立體庫的幾種型式

輪對總成的附加部件直接決定了輪對立體存放采用的型式，即有托盤式和無托盤式兩大類方式。帶有齒輪箱、軸箱等附件的機車、動車、工務車、地鐵車輛輪對，由于其附件通常有一定的地面支撐需求，故而在立體存放時必須采用有托盤式存放；貨車輪對由于其結(jié)構(gòu)簡單，可采用無托盤式存放；對于帶電機的機車輪對，由于其質(zhì)量遠大于其他類型的輪對，屬于重載范疇，其存儲方式與一般托盤式或無托盤式輪對立體庫相比有較大不同，可歸為第3類。

3.1 第1類——無托盤存放

圖3 采用型式1的輪對立體庫平面布置示意圖

如圖3所示貨車輪對立體存放正面示意圖，貨車輪對由于軸上無其他附件，故可以采用交錯存放的型式，提高空間利用率。采用焊接懸臂式貨架，輪對的踏面直接與懸臂接觸，依靠懸臂上的止動裝置固定輪對，沿巷道兩側(cè)各布置1排貨架，單排貨架上每一列在豎直方向上輪對交錯存放，降低了每一層所需的高度，提高了空間利用效率。巷道內(nèi)配置無人堆垛機自動運行，堆垛機上的貨叉可直接與輪對的車軸中間部分相接觸，完成輪對的單元出入庫動作。在巷道的出入庫口處，貨叉可直接將輪對放置巷道旁邊的地面鋼軌處，完成輪對的出庫過程。

無托盤存放型式的優(yōu)點在于節(jié)省了托盤的費用，同時高度上布置非常緊湊，節(jié)省了立體庫空間，可提高有限空間的存儲量。但由于該方式無法配置相應的輪對附件支撐，如軸箱支撐、齒輪箱支撐等，故無法進行動車、機車、工務車、地鐵車輛等輪對的存儲，僅能應用于貨車車輛段內(nèi)的貨車輪對立體存儲。

3.2 第2類——托盤存放

這一類型式適用于幾乎全部的機車車輛輪對存放，且可保證輪對總成中附加部件得到有效支撐。通常情況下，這一類輪對立體庫位于輪對檢修流水線內(nèi)，檢修車間平面空間有限，故這一類輪對立體庫往往受到平面布置的影響。此外，由于輪對沿軸線方向的尺寸為其他兩個方向尺寸的2倍以上。由于這種尺寸的特殊性，按照輪對軸線與立體倉庫巷道方向的相對位置，輪對托盤式立體存放的方案可分為兩種。

（1）方式1

目前已建成的輪對立體存放庫輪對存放時的軸線方向均與立體倉庫巷道方向平行（以下稱為方式1，如圖4所示），貨架沿垂直巷道方向的進深僅在1 500mm范圍以內(nèi)，與之相適應的雙立柱重型堆垛機寬度在1 400mm內(nèi)，單巷道寬度約4 500mm。

圖4 采用方式1的輪對立體庫平面布置示意圖

目前北京動車段、上海動車段、廣州動車基地等輪對立體庫項目均采用方式1的方式構(gòu)建。

（2）方式2

通常情況下，輪對自動化立體倉庫作為大功率機車／動車檢修基地內(nèi)的一個單體設(shè)備，其所在的位置、規(guī)模、場地布局受到檢修車間總體工藝布局的制約，具體表現(xiàn)在以下兩個方面：

自動化立體倉庫總長通常受到限制，無法充分發(fā)揮堆垛機高速運行的能力，效率受到影響，且存儲量較小；

貨架區(qū)域?qū)挾仁艿较拗?，如預留區(qū)域約8～9m，無法滿足雙巷道寬度，采用方式1單巷道存儲會導致空間利用率低下，存儲量難以滿足要求。

基于以上兩種因素的考慮，當面對預留場地長度較短、寬度約為8～9m這一類輪對立體存放庫，必須采用不同的輪對存放方式（以下稱為方式2，如圖5所示），即輪對軸線方向與巷道方向垂直，采用方式2的輪對立體庫單巷道控制在9m以內(nèi)，且貨架每一列寬度縮短了1倍，方式2相比于方式1，在同等程度下可設(shè)置雙倍的列數(shù)，單巷道占據(jù)較寬的尺寸，能有效滿足輪對庫的場地限制要求。

圖5 采用方式2的輪對立體庫平面布置示意圖

目前采用方式2設(shè)計的輪對立體庫方案已在一些即將建設(shè)的機車車輛段得到應用意向，未來方式1和方式2兩種輪對立體庫存儲方式將可滿足大部分動車、機車輪對的存儲需求。

3.3 第3類——帶電機的機車輪對存儲

這一類特殊需求是由輪對檢修工藝決定的，當輪對和電機結(jié)合作為最終存儲狀態(tài)時，輪對總成質(zhì)量大大超出了普通貨架的承載量，且其電機需要有效支撐。故這一類輪對可采用類似于轉(zhuǎn)向架立體庫的存儲方式進行輪對的存儲與搬運。

這一類立體庫貨架為高層立體貨位式焊接貨架，貨架的橫梁上鋪設(shè)2條鋼軌，當輪對存取時，利用堆垛機的動力驅(qū)動輪對的2個車輪，車輪沿著貨架上鋪設(shè)的鋼軌滾動，從而將輪對存入或取出貨架。

這一類立體庫的堆垛機可采用四立柱結(jié)構(gòu)型式，在堆垛機上設(shè)置可用于與貨架鋼軌對接的裝置及輪對驅(qū)動裝置，其中輪對驅(qū)動裝置能夠伸縮至貨架輪對下方，驅(qū)動輪對進出貨架。

這一類立體庫不需托盤，但堆垛機結(jié)構(gòu)較為復雜，適用于軌行式物體的自動化立體存儲。但由于投資較大，目前在鐵路機車車輛檢修領(lǐng)域內(nèi)僅適用于帶電機的機車輪對存儲。

4 輪對立體庫應用

目前，國內(nèi)在動車基地已建若干座輪對立體庫，如圖6所示為北京動車段輪對立體庫實景?；I建中的西安、成都等動車基地機務段也均有輪對立體庫的需求意向。

圖6 北京動車段輪對立體庫

5 結(jié)束語

所述集中輪對存儲型式已能滿足絕大部分鐵路機車車輛輪對的存儲需求?？紤]到輪對本身的結(jié)構(gòu)型式種類較多，為更好的發(fā)揮輪對立體庫的作用，提高效率，輪對立體庫的設(shè)計通常需要因地制宜，與輪對檢修流水線及檢修工藝緊密結(jié)合，充分發(fā)揮輪對立體庫自動化、智能化的作用，提高輪對檢修的效率。

［1］徐正林，劉昌祺.自動化立體倉庫實用設(shè)計手冊［M］.北京：中國物資出版社，2009.

［2］王樹生.輪對立體存儲庫.中國，200710024375.1［P］.

［3］南振會，等.一種堆垛機以及一種輪對的固定和下料方法.中國，200910260088.X［P］.

［4］王樹生.輪對立體存儲貨架.中國，200710024374.7［P］.