王樹生+陸明+馬新園+周云嶺

摘要： 隨著我國鐵道事業(yè)的快速發(fā)展，鐵道車輛的保有量持續(xù)增長，車輛的檢修需求量也隨之增長。輪對檢修是在軌道車輛轉(zhuǎn)向架檢修中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是決定動車安全可靠舒適運行的核心環(huán)節(jié)之一。本文介紹了智能立體存儲庫首次應(yīng)用于昆明北車輛段，可以滿足各型貨車輪軸（包括RD2.RE2A/RE2/RE2B型輪軸）的智能倉儲、選配[1]支出要求。

Abstract： With the rapid development of China's railway undertakings， railway vehicle ownership continues to grow， the demand for vehicle maintenance also increases. Wheel-set maintenance is a key link in the rail vehicle bogie overhaul， and is one of the core aspects to decide the safe and comfortable operation of EMU. This article describes that intelligent stereo repository was first used in northern vehicle depot of Kunming， which can meet the intelligent storage， optional spending requirements of various types of truck axles （including RD2.RE2A/RE2/RE2B-type axle）.

關(guān)鍵詞： 輪對；立體存儲庫；應(yīng)用

Key words： wheel-set；stereo repository；application

中圖分類號：U468.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）20-0031-02

1 結(jié)構(gòu)特點

①輪對智能立體存儲庫能滿足各型貨車輪軸（包括RD2、RE2A/ RE2/RE2B型輪軸）的智能倉儲、選配支出要求。②智能庫采用雙層設(shè)計，能滿足同時進行輪軸收、支作業(yè)要求，互不影響，單班有效工作時間（6小時內(nèi)）滿足日均檢修50輛車輪軸需要，并預(yù)留有冗余。③實現(xiàn)了對各級修程輪軸（廠、段修程）進行智能選配并支出，經(jīng)選配支出的輪軸輪徑、輪緣厚、輪輞厚、輪型、同轉(zhuǎn)向架（或同車）輪徑差及軸承質(zhì)保期等技術(shù)標準，符合《鐵路貨車輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則》鐵運[2007]98號中相應(yīng)廠段修程的輪軸要求。

2 主要組成及技術(shù)指標

2.1 主要組成部分 輪對智能立體存儲庫[2]主要包括輪對自動取送裝置、輪對輸送裝置、輪對升降機、輪對存儲單元、鋼結(jié)構(gòu)平臺、撥輪器、輪對自動測量機。

2.2 主要技術(shù)指標 ①智能庫能對各級修程輪軸（廠、段修程）進行自動選配并支出，經(jīng)選配支出的輪軸、輪徑、輪型、同轉(zhuǎn)向架（或同車）輪徑差及軸承質(zhì)保期等技術(shù)標準，符合《鐵路貨車輪軸組裝、檢修及管理規(guī)則》（鐵運[2007]98號）（以下簡稱《規(guī)則》）中相應(yīng)廠段修程的輪軸要求；②智能庫系統(tǒng)能自動生成《規(guī)則》工藝中規(guī)定的統(tǒng)計表報；③滿足同時進行輪軸進、出作業(yè)要求，互不影響，單班有效工作時間（≤6小時）內(nèi)可滿足日均檢修50輛車輪軸需求；④存儲量≥600條；⑤輪對自動取送裝置提升速度≥5m/min、提升高度2000mm、提升能力2T、鎖定方式：機械鎖定；⑥控制方式：自動/手動/無線遙控

3 主要設(shè)備介紹

3.1 輪對自動取送裝置[3] 輪對自動取送裝置代替了常規(guī)天車，利用先進的控制系統(tǒng)根據(jù)要求按相應(yīng)的地址碼進行指定輪對的取放?？蓪崿F(xiàn)橫向、縱向、垂向的移動，進行輪對的自動取放件。

輪對自動取送裝置主要是由固定軌道、移動行車梁、升降機構(gòu)、抓取機構(gòu)和電控系統(tǒng)組成。其升降機構(gòu)、抓取機構(gòu)能夠在固定軌道和移動行車梁上運行，其行走軌跡為十字面，可以覆蓋整個輪對存儲庫，可以做到抓取輪對絕對無死角。設(shè)備本身能夠自動認址將其輸送并放置在指定的存放單元，也能夠自動尋址找到所要抓取的指定輪對，送到指定的下件位。

3.2 輪對輸送裝置 輪對輸送裝置可將輪對送至存儲庫入口或出口，待輪對自動取送裝置將輪對抓取放入庫內(nèi)或者由撥輪機構(gòu)直接撥入升降機內(nèi)，由升降機將輪對進行上下層以及上下件的轉(zhuǎn)換。

整套設(shè)備主要有仿形移動支撐軌道、支架、驅(qū)動系統(tǒng)、尾輪張緊裝置及控制系統(tǒng)等組成。輸送作業(yè)時通過仿形移動支撐軌道支撐輪對，能夠隨機上件、連續(xù)輸送、準確定位保證將工件送至指定區(qū)域，完成整個工件的輸送，同時輸送裝置與取送裝置、升降機構(gòu)實現(xiàn)無縫對接。

3.3 輪對升降機 輪對升降機實現(xiàn)了對輪對上下件以及上下庫層進行轉(zhuǎn)換，主要是由機架、升降機構(gòu)、撥輪機構(gòu)以及電控系統(tǒng)組成。

提升機構(gòu)采用帶自鎖傳動機械結(jié)構(gòu)，其提升過程當中不會因為控制失靈等因素而出現(xiàn)輪對掉落；升降機構(gòu)上同樣設(shè)置帶自鎖裝置，待撥輪機構(gòu)將輪對撥入上件機構(gòu)內(nèi)后，自鎖裝置起保護作用，避免在升降機上下運動過程當中會出現(xiàn)輪對的側(cè)滑等現(xiàn)象。

3.4 輪對存儲單元 輪對的存儲方式采用輪對平面交錯密集排列的存放方式最大限度的進行輪對的存放，為今后系統(tǒng)升級留有雙層密集排列接口。輪對放置于存儲單元的V型塊上，使輪對固定位置，便于控制系統(tǒng)進行各位置地址碼的編譯。

輪對存儲單元是通過V型塊將輪對定位于存放平臺上，將二層存放平臺集成在一起，實現(xiàn)輪對的平面交錯密集排列存儲。V型塊具有仿形和自動定位特點，保證在一般的外力下輪對是不會從V型塊處滑落。

3.5 輪對自動測量機 輪對自動測量機能夠滿足鐵路貨車各型輪軸（包括RD2、RE2A/ RE2/RE2B型輪軸）的自動測量。實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳及存儲，滿足HMIS數(shù)據(jù)規(guī)范，可以根據(jù)要求上傳、保存至HMIS服務(wù)器或工位機、本機。所有測試的數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)均能儲存和打印?？梢詫崿F(xiàn)HMIS接口升級改造，滿足HMIS應(yīng)用需要。endprint

輪對自動測量機能實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動計算與分析，對超差工件進行報警提示。系統(tǒng)能夠自動記錄工作者操作設(shè)備運行日志及屏幕錄像功能，日志及錄像保留2個月。

輪對自動測量機的測量精度如表1所示。

4 設(shè)備工藝方案

輪對經(jīng)檢修測量完成需入庫前，由打號機打印相應(yīng)與輪對對應(yīng)的相關(guān)信息，然后人工在輪對貼上打號機所打印的形碼，該條形碼上對應(yīng)的輪對信息在該輪對入庫時已經(jīng)傳送到PC機。

輪對由人工經(jīng)地面鋼軌推到底層輪對輸送裝置上件工位，輪對自動由撥輪機構(gòu)撥到輪對輸送裝置上，經(jīng)地面輪對輸送裝置進行橫向輸送，同樣在底層輪對出庫時，由輪對自動取送裝置將要出庫的輪對夾取放置在底層輪對輸送裝置上進行橫向輸送，這樣底層輪對輸送裝置在輸送方向上由虛擬工位2.5米一個間隔布滿了既有入庫輪對，又有出庫輪對，入庫出庫輪對由主控PLC控制。

要上二層存儲的輪對經(jīng)底層輪對輸送裝置輸送至上二層升降機進口處，由撥輪機構(gòu)自動將輪對撥入到升降機上，由升降機橫向輸送，待輪對自動取送裝置取走存到二層鋼平臺對應(yīng)的存儲單元上，出庫輪對在與底層輪對輸送裝置的出庫地面鋼軌位置由撥輪機直接撥到鋼軌上出庫。

同樣在二層出庫輪對由輪對自動取送裝置夾取放在二層輪對輸送裝置上，這樣二層輪對輸送裝置在輸送方向上由虛擬工位2.5米一個間隔布滿了既有入庫輪對，又有出庫輪對，入庫出庫輪對由主控PLC控制。

為確保出入庫輪對準確無誤，在底層輪對輸送裝置出庫地面鋼軌前一個2.5米虛擬工位處設(shè)置人工對輪對條形碼進行掃描，以確認該輪對的出庫還是入庫性質(zhì)。

5 控制系統(tǒng)方案

控制程序采用SIEMENS STEP7編程語言。上位機可通過無線工業(yè)以太網(wǎng)對輪對自動取送裝置雙向通訊，實時監(jiān)控，下發(fā)作業(yè)指令和接收輪對自動取送裝置的各種狀態(tài)信息，監(jiān)視其運行情況。

智能庫上位計算機由轉(zhuǎn)向架輸送系統(tǒng)上位機、輪對測量機上位計構(gòu)成局域網(wǎng)；智能庫上位計算機預(yù)留和HIMS系統(tǒng)的通訊接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳及存儲，滿足HMIS數(shù)據(jù)規(guī)范，可以根據(jù)要求上傳、保存至HMIS服務(wù)器或工位機、本機。所有測試的數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)均能儲存和打印。

地面主控PLC采用西門子S7-315-2PN/DP，主控PLC通過無線工業(yè)以太網(wǎng)，與輪對自動取送裝置控制器建立通訊連接，實現(xiàn)輪對自動取送裝置的遠程操控。并采集輪對自動取送裝置的運行信息，數(shù)據(jù)整合后發(fā)送到線上管理計算機，實現(xiàn)輪對取送自動取送裝置的狀態(tài)監(jiān)視、故障報警、故障記錄等功能。

收、支工位配置人機界面，人機界面連接無線條碼掃描器，通過掃描輪對上的信息條碼，識別輪對的編號，并根據(jù)掃描到的輪對編號，從輪對測量系統(tǒng)計算機提取該輪對的測量信息并保存到智能庫的上位機，為出入庫控制系統(tǒng)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

輪對輸送裝置、輪對升降機、撥輪器，由主控PLC通過PROFIBUS-DP總線集中控制，信號的采集由ET200S分布式I/O站實現(xiàn)。PLC通過控制裝置的驅(qū)動變頻器，實現(xiàn)各輸送裝置的精確定位和速度調(diào)節(jié)，以滿足不同的生產(chǎn)節(jié)拍要求。

6 結(jié)束語

輪對智能立體存儲庫目前使用情況良好，達到了設(shè)計指標，未來有望應(yīng)用在動車的輪對檢修及選配中。

參考文獻：

[1]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL201220700

628.9.輪對選配控制系統(tǒng)[P].

[2]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL201220700

083.1.輪對存儲庫[P].

[3]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL 20122070

0489.X.輪對存儲庫中的輪對自動取送裝置[P].endprint

輪對自動測量機能實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動計算與分析，對超差工件進行報警提示。系統(tǒng)能夠自動記錄工作者操作設(shè)備運行日志及屏幕錄像功能，日志及錄像保留2個月。

輪對自動測量機的測量精度如表1所示。

4 設(shè)備工藝方案

輪對經(jīng)檢修測量完成需入庫前，由打號機打印相應(yīng)與輪對對應(yīng)的相關(guān)信息，然后人工在輪對貼上打號機所打印的形碼，該條形碼上對應(yīng)的輪對信息在該輪對入庫時已經(jīng)傳送到PC機。

輪對由人工經(jīng)地面鋼軌推到底層輪對輸送裝置上件工位，輪對自動由撥輪機構(gòu)撥到輪對輸送裝置上，經(jīng)地面輪對輸送裝置進行橫向輸送，同樣在底層輪對出庫時，由輪對自動取送裝置將要出庫的輪對夾取放置在底層輪對輸送裝置上進行橫向輸送，這樣底層輪對輸送裝置在輸送方向上由虛擬工位2.5米一個間隔布滿了既有入庫輪對，又有出庫輪對，入庫出庫輪對由主控PLC控制。

要上二層存儲的輪對經(jīng)底層輪對輸送裝置輸送至上二層升降機進口處，由撥輪機構(gòu)自動將輪對撥入到升降機上，由升降機橫向輸送，待輪對自動取送裝置取走存到二層鋼平臺對應(yīng)的存儲單元上，出庫輪對在與底層輪對輸送裝置的出庫地面鋼軌位置由撥輪機直接撥到鋼軌上出庫。

同樣在二層出庫輪對由輪對自動取送裝置夾取放在二層輪對輸送裝置上，這樣二層輪對輸送裝置在輸送方向上由虛擬工位2.5米一個間隔布滿了既有入庫輪對，又有出庫輪對，入庫出庫輪對由主控PLC控制。

為確保出入庫輪對準確無誤，在底層輪對輸送裝置出庫地面鋼軌前一個2.5米虛擬工位處設(shè)置人工對輪對條形碼進行掃描，以確認該輪對的出庫還是入庫性質(zhì)。

5 控制系統(tǒng)方案

控制程序采用SIEMENS STEP7編程語言。上位機可通過無線工業(yè)以太網(wǎng)對輪對自動取送裝置雙向通訊，實時監(jiān)控，下發(fā)作業(yè)指令和接收輪對自動取送裝置的各種狀態(tài)信息，監(jiān)視其運行情況。

智能庫上位計算機由轉(zhuǎn)向架輸送系統(tǒng)上位機、輪對測量機上位計構(gòu)成局域網(wǎng)；智能庫上位計算機預(yù)留和HIMS系統(tǒng)的通訊接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳及存儲，滿足HMIS數(shù)據(jù)規(guī)范，可以根據(jù)要求上傳、保存至HMIS服務(wù)器或工位機、本機。所有測試的數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)均能儲存和打印。

地面主控PLC采用西門子S7-315-2PN/DP，主控PLC通過無線工業(yè)以太網(wǎng)，與輪對自動取送裝置控制器建立通訊連接，實現(xiàn)輪對自動取送裝置的遠程操控。并采集輪對自動取送裝置的運行信息，數(shù)據(jù)整合后發(fā)送到線上管理計算機，實現(xiàn)輪對取送自動取送裝置的狀態(tài)監(jiān)視、故障報警、故障記錄等功能。

收、支工位配置人機界面，人機界面連接無線條碼掃描器，通過掃描輪對上的信息條碼，識別輪對的編號，并根據(jù)掃描到的輪對編號，從輪對測量系統(tǒng)計算機提取該輪對的測量信息并保存到智能庫的上位機，為出入庫控制系統(tǒng)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

輪對輸送裝置、輪對升降機、撥輪器，由主控PLC通過PROFIBUS-DP總線集中控制，信號的采集由ET200S分布式I/O站實現(xiàn)。PLC通過控制裝置的驅(qū)動變頻器，實現(xiàn)各輸送裝置的精確定位和速度調(diào)節(jié)，以滿足不同的生產(chǎn)節(jié)拍要求。

6 結(jié)束語

輪對智能立體存儲庫目前使用情況良好，達到了設(shè)計指標，未來有望應(yīng)用在動車的輪對檢修及選配中。

參考文獻：

[1]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL201220700

628.9.輪對選配控制系統(tǒng)[P].

[2]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL201220700

083.1.輪對存儲庫[P].

[3]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL 20122070

0489.X.輪對存儲庫中的輪對自動取送裝置[P].endprint

輪對自動測量機能實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的自動計算與分析，對超差工件進行報警提示。系統(tǒng)能夠自動記錄工作者操作設(shè)備運行日志及屏幕錄像功能，日志及錄像保留2個月。

輪對自動測量機的測量精度如表1所示。

4 設(shè)備工藝方案

輪對經(jīng)檢修測量完成需入庫前，由打號機打印相應(yīng)與輪對對應(yīng)的相關(guān)信息，然后人工在輪對貼上打號機所打印的形碼，該條形碼上對應(yīng)的輪對信息在該輪對入庫時已經(jīng)傳送到PC機。

輪對由人工經(jīng)地面鋼軌推到底層輪對輸送裝置上件工位，輪對自動由撥輪機構(gòu)撥到輪對輸送裝置上，經(jīng)地面輪對輸送裝置進行橫向輸送，同樣在底層輪對出庫時，由輪對自動取送裝置將要出庫的輪對夾取放置在底層輪對輸送裝置上進行橫向輸送，這樣底層輪對輸送裝置在輸送方向上由虛擬工位2.5米一個間隔布滿了既有入庫輪對，又有出庫輪對，入庫出庫輪對由主控PLC控制。

要上二層存儲的輪對經(jīng)底層輪對輸送裝置輸送至上二層升降機進口處，由撥輪機構(gòu)自動將輪對撥入到升降機上，由升降機橫向輸送，待輪對自動取送裝置取走存到二層鋼平臺對應(yīng)的存儲單元上，出庫輪對在與底層輪對輸送裝置的出庫地面鋼軌位置由撥輪機直接撥到鋼軌上出庫。

同樣在二層出庫輪對由輪對自動取送裝置夾取放在二層輪對輸送裝置上，這樣二層輪對輸送裝置在輸送方向上由虛擬工位2.5米一個間隔布滿了既有入庫輪對，又有出庫輪對，入庫出庫輪對由主控PLC控制。

為確保出入庫輪對準確無誤，在底層輪對輸送裝置出庫地面鋼軌前一個2.5米虛擬工位處設(shè)置人工對輪對條形碼進行掃描，以確認該輪對的出庫還是入庫性質(zhì)。

5 控制系統(tǒng)方案

控制程序采用SIEMENS STEP7編程語言。上位機可通過無線工業(yè)以太網(wǎng)對輪對自動取送裝置雙向通訊，實時監(jiān)控，下發(fā)作業(yè)指令和接收輪對自動取送裝置的各種狀態(tài)信息，監(jiān)視其運行情況。

智能庫上位計算機由轉(zhuǎn)向架輸送系統(tǒng)上位機、輪對測量機上位計構(gòu)成局域網(wǎng)；智能庫上位計算機預(yù)留和HIMS系統(tǒng)的通訊接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳及存儲，滿足HMIS數(shù)據(jù)規(guī)范，可以根據(jù)要求上傳、保存至HMIS服務(wù)器或工位機、本機。所有測試的數(shù)據(jù)和計算數(shù)據(jù)均能儲存和打印。

地面主控PLC采用西門子S7-315-2PN/DP，主控PLC通過無線工業(yè)以太網(wǎng)，與輪對自動取送裝置控制器建立通訊連接，實現(xiàn)輪對自動取送裝置的遠程操控。并采集輪對自動取送裝置的運行信息，數(shù)據(jù)整合后發(fā)送到線上管理計算機，實現(xiàn)輪對取送自動取送裝置的狀態(tài)監(jiān)視、故障報警、故障記錄等功能。

收、支工位配置人機界面，人機界面連接無線條碼掃描器，通過掃描輪對上的信息條碼，識別輪對的編號，并根據(jù)掃描到的輪對編號，從輪對測量系統(tǒng)計算機提取該輪對的測量信息并保存到智能庫的上位機，為出入庫控制系統(tǒng)建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

輪對輸送裝置、輪對升降機、撥輪器，由主控PLC通過PROFIBUS-DP總線集中控制，信號的采集由ET200S分布式I/O站實現(xiàn)。PLC通過控制裝置的驅(qū)動變頻器，實現(xiàn)各輸送裝置的精確定位和速度調(diào)節(jié)，以滿足不同的生產(chǎn)節(jié)拍要求。

6 結(jié)束語

輪對智能立體存儲庫目前使用情況良好，達到了設(shè)計指標，未來有望應(yīng)用在動車的輪對檢修及選配中。

參考文獻：

[1]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL201220700

628.9.輪對選配控制系統(tǒng)[P].

[2]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL201220700

083.1.輪對存儲庫[P].

[3]江蘇速升自動化裝備股份有限公司.專利號：ZL 20122070

0489.X.輪對存儲庫中的輪對自動取送裝置[P].endprint