摘要：介紹架車機(jī)在鐵路、城市軌道交通行業(yè)的應(yīng)用及其同步度控制。本文以YDJ16T.型國產(chǎn)架車機(jī)為例，分析同步度控制在硬件和PLC程序方面的同步控制原理。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛段；移動式架車機(jī)；同步控制

1.概述

架車機(jī)是地鐵車輛檢修維護(hù)的重要設(shè)備之一，在鐵路、城市軌道交通行業(yè)均有使用，其主要用途是架升車輛，便于檢修人員進(jìn)行轉(zhuǎn)向架和車底某些部件的維護(hù)檢查。目前，地鐵行業(yè)使用的架車機(jī)大致有2.種類型，分別是地坑式和移動式，兩種類型的架車機(jī)設(shè)計(jì)理念基本一致。架車機(jī)作為軌道車輛定臨修、大修的一種輔助設(shè)備，在其使用時若發(fā)生安全事故，特別是軌道車輛在架車機(jī)上的翻倒，必定造成車輛的損壞或人員的傷亡。因此，架車機(jī)的設(shè)計(jì)，不但需滿足軌道車輛在維修時的升降要求，同時應(yīng)具備升降同步度控制、超限自動停機(jī)報(bào)警、緊急停機(jī)等安全防護(hù)功能。其中，實(shí)現(xiàn)同步度控制，應(yīng)作為重中之重來考慮。

2.同步度控制的硬件設(shè)計(jì)

移動式架車機(jī)可實(shí)現(xiàn)單組同步精度±4mm精度，兩組同步精度±6mm，三組以上同步精度±8mm以內(nèi)，架車機(jī)架升高度在這范圍內(nèi)科通過架車機(jī)控制系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)駕車機(jī)高度控制在一定范圍內(nèi)。同步精度硬件實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)主要是通過主電路和PLC硬件2大部分實(shí)現(xiàn)的。

2.1.主電路設(shè)計(jì)

每臺架車機(jī)升降驅(qū)動裝置是一臺4KW的三相異步電動機(jī)，電機(jī)動力通過三合一減速箱、星型聯(lián)軸器驅(qū)動絲桿轉(zhuǎn)動，傳動絲桿的回轉(zhuǎn)運(yùn)動則通過絲母轉(zhuǎn)換成上下直線運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)托架部分車車的起落功能。以單組架車機(jī)為例，單組4.臺架車機(jī)上的三相電機(jī)M1～M4，均與控制正反轉(zhuǎn)的主繼電器觸點(diǎn)KM15和KM16串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)同組內(nèi)4臺架車機(jī)同步上升和下降，KM11～KM14主觸點(diǎn)僅控制各架車機(jī)上三相電機(jī)的啟動和停止，這樣設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)在于：一是與每個電機(jī)配置獨(dú)立正反轉(zhuǎn)觸點(diǎn)的設(shè)計(jì)相比，可大大減少主繼電器的使用；二是在架車機(jī)架升高度出現(xiàn)偏差時，控制相應(yīng)架車機(jī)停止和啟動，實(shí)現(xiàn)架車機(jī)架升高度調(diào)整，在上升過程中相應(yīng)架升高度最高架車機(jī)相應(yīng)繼電器受控制斷開，相應(yīng)架車機(jī)停止等待其他三個架車機(jī)，等待架車高度在一定范圍內(nèi)時再從新啟動，4臺架車機(jī)再次同步上升；如果在下降操作過程中，下降高度最低的架車機(jī)繼電器斷電，主觸點(diǎn)斷開，相應(yīng)架車機(jī)停止，等待其他三個架車機(jī)下降高度，四臺架車機(jī)高度在±4mm范圍內(nèi)，架車機(jī)繼電器再次得電，同組4臺架車機(jī)再次同步下降。

2.2.PLC的設(shè)計(jì)

YDJ16T型移動式架車機(jī)PLC選用西門在S300系列可編程控制器，硬件部分包括主CPU315-2DP主模塊、IM365機(jī)架擴(kuò)展接收模塊（用于連接擴(kuò)展機(jī)架中的3個高速計(jì)數(shù)器模塊）、DI32×24V數(shù)字輸入模塊1-4、DO、32×24V/0.5A數(shù)字輸出模塊1-2，它們之間通過背板總線實(shí)現(xiàn)與CPU主模塊通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。擴(kuò)展機(jī)架主要包括IM365擴(kuò)展機(jī)架接收模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊1-3，其中最左側(cè)的IM365擴(kuò)展機(jī)架發(fā)送模塊通過西門子相應(yīng)通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)與主站CPU模塊右側(cè)IM365擴(kuò)展機(jī)架接收模塊通訊和數(shù)據(jù)交換，將各架車機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器檢測到架車機(jī)高度脈沖值傳送到CPU模塊。每個計(jì)數(shù)器模塊包含8個計(jì)數(shù)檢測通道，分別是計(jì)時器模塊1的.A0-A7，檢測1、2組8個駕車機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器正轉(zhuǎn)（上升）脈沖信號，計(jì)數(shù)器模塊2的A0-A7檢測3-4組個架車機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器正傳（上升）脈沖信號，計(jì)數(shù)器模塊3的A0-A7檢測5-6組8個架車機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器正傳（上升）脈沖信號。

3.程序設(shè)計(jì)及分析

在生產(chǎn)軌道車輛時，由于裝配的誤差和車梁存在撓度等原因，車輛的各個架車點(diǎn)絕對高度必定有所差別。因此，同步度程序的設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮架車機(jī)上升或下降的相對高度，.而非距地面的絕對高。YDJD16T.型國產(chǎn)移動式架車機(jī)的同步度控制正是按上述理念進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其同步度控制程序大體可分為3.部分，分別為脈沖信號接收處理、數(shù)據(jù)分析判斷與控制結(jié)果輸出。

3.1.脈沖信號接收處理

各架車機(jī)脈沖信號是通過旋轉(zhuǎn)編碼器來計(jì)數(shù)和讀取的，每個旋轉(zhuǎn)編碼器都包含一個正轉(zhuǎn)脈沖信號A和一個反轉(zhuǎn)脈沖信號B以及一個硬件門信號I（用于對計(jì)數(shù)值計(jì)入或不計(jì)入等控制，通過專用屏蔽電纜接入8通道高速計(jì)數(shù)器中，正轉(zhuǎn)脈沖每檢測一個脈沖值加1，反轉(zhuǎn)脈沖值每檢測一個脈沖值減1.計(jì)數(shù)器模塊對編碼器輸入信號讀取和寫入是通過西門子高速計(jì)數(shù)器模塊專用的驅(qū)動程序FC7來控制的，1-3號計(jì)數(shù)器模塊對架車機(jī)脈沖值分別存儲在DB1-3數(shù)據(jù)塊中。由于BD1-3數(shù)據(jù)塊中脈沖值時受硬件門信號（對應(yīng)架車機(jī)托頭傳感器信號）控制，在架車過程中如果由于架車機(jī)不同步造成，架車機(jī)托頭脫離車體，硬件門信號斷開，相應(yīng)架車機(jī)DB塊中的架車機(jī)脈沖值就會清零。這樣主CPU程序通過調(diào)用DB4共享數(shù)據(jù)塊各架車機(jī)高度冒出值實(shí)現(xiàn)對各駕車機(jī)高度進(jìn)行分析和判斷。

3.2.整列6組架車機(jī)升降分析判斷

整列架車機(jī)同步調(diào)整是調(diào)整各組架車機(jī)之間的高度差，保證高度最低和高度最高架車機(jī)之間高度差在規(guī)定范圍內(nèi)。程序首先在整列架車模式下調(diào)用FC66六組同時運(yùn)行功能，F(xiàn)C66再調(diào)用FB11、FB12、FB13、FB14、FB15、FB16，實(shí)現(xiàn)1-6各組架車機(jī)同步運(yùn)行，在同步運(yùn)行過程中各組之間高度分析判斷是通過調(diào)用FB6來實(shí)現(xiàn)分析和判斷的，首先各架車機(jī)高度定義是以各組內(nèi)4臺架車機(jī)脈沖高度平均值作為架車機(jī)脈沖高度值，通過調(diào)用FC101功能來計(jì)算平均值，同單組分析和判斷原理一樣，調(diào)用FC95判斷6組架車機(jī)脈沖高度最大值，調(diào)用FC96判斷6組架車機(jī)脈沖高度最小值，調(diào)用FC90計(jì)算架車機(jī)組間高度最大差值，然后程序通過邏輯比較判斷出是否需要調(diào)整。

3.3.控制結(jié)果輸出

在6組群組架車程序功能FC66中程序經(jīng)過對各組架車機(jī)高度分析、比較計(jì)算，判斷出那組架車機(jī)需要停止等待調(diào)整，輸出邏輯停止判斷位M10.3-M11.0為1-6組聯(lián)動時停止判斷位。以聯(lián)動第一組上升超調(diào)停止為例，當(dāng)一組聯(lián)動停止判斷位M10.3為1時，在FB11一組運(yùn)行程序塊中，M10.3常閉觸點(diǎn)為0，程序輸出M128.0一組上升中繼及M128.1一組下降中繼輸出均為0，M128.0常開觸點(diǎn)為0，輸出一組上升Q28.0為0，M128.1常開觸點(diǎn)為0，輸出一組下降Q28.1為0，.KA1上升中間繼電器及KA2下降中間繼電器均不得電，常開觸點(diǎn)斷開一組上升繼電器KM15、下降繼電器KM16不動作常開主觸頭斷開，一組四臺架車機(jī)通知停止，實(shí)現(xiàn)了在聯(lián)動超調(diào)時對架車機(jī)組控制，將1-6組架車機(jī)高度差控制在8-10mm范圍內(nèi)；如果架車機(jī)組在群架或單組架車過程中出現(xiàn)單組超調(diào)、單臺超調(diào)、聯(lián)動或單動調(diào)整次數(shù)超過5次上升和下降中間寄存器M128.0和M128.1也輸出為0，如果在上升過程匯總出現(xiàn)絲母磨損，輸入點(diǎn)I19.2常閉觸點(diǎn)絲母故障為0，輸出一組上升M128.0為0，絲母故障架車機(jī)組停止，這些安全保護(hù)措施對架車機(jī)組起到了有效保護(hù)作用。

4.結(jié)束語

移動式架車機(jī)組通過旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行上升、下降高度監(jiān)控及計(jì)算，將其結(jié)果傳送到PLC，通過PLC程序控制整組架車機(jī)上升、下降的同步度，實(shí)現(xiàn)了架車機(jī)組的同步運(yùn)行，確保了移動式架車機(jī)組在使用過程中對的安全。（作者單位：西安市地下鐵道有限責(zé)任公司）

參考文獻(xiàn)

[1]西門子S7-300/400PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.

[2]西安地鐵二號線移動式架車機(jī)技術(shù)規(guī)格書