張久成 代俊

摘要：架車機是鐵路車輛檢修維護的常用設(shè)備，其主要用途在于架升車輛，便于檢修人員對轉(zhuǎn)向架以及車底一些部件進行檢查維護。本文以我國自行研制的S7-200系列電動架車機為例，結(jié)合鐵路架車機傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計要求，對系統(tǒng)PLC程序的同步控制原理進行分析，探討了相關(guān)的設(shè)計問題，以期能夠更好地指導(dǎo)實踐。

關(guān)鍵詞：鐵路架車機;同步控制;PLC;設(shè)計

近年來，我國鐵路交通行業(yè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，尤其是高鐵，經(jīng)過對既有鐵路的高速化改造和高速鐵路的新建，中國現(xiàn)已擁有世界最大規(guī)模和最高運營速度的高速鐵路網(wǎng)，截止到2014年10月，高鐵總里程已突破12000公里這一大關(guān)，穩(wěn)居世界高鐵歷程榜首，而且中國高鐵正在走向世界。在此背景和趨勢下，機械化進程對鐵路系統(tǒng)提出了更高的要求，作為鐵路車輛檢修維護的常用設(shè)備，對鐵路架車機也提出了新的要求。根據(jù)2014年1月1日起開始實施的《鐵路安全管理條例》的相關(guān)內(nèi)容，鐵路架車機系統(tǒng)的優(yōu)化也被提上日程，現(xiàn)階段，研究同步控制鐵路架車機及其設(shè)計問題，具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

1.鐵路架車機同步控制概況

鐵路車輛的檢修周期都比較短，尤其是高速列車，其良好運行狀態(tài)的保持依賴于高效率、高質(zhì)量的檢修維護作業(yè)流程，鐵路架車機同步控制是其關(guān)鍵的技術(shù)力量。目前，鐵路交通行業(yè)使用的架車機分為地坑式和移動式兩種類型，其設(shè)計理念基本一致，架車機是鐵路車輛定修、臨修和大修的常用輔助設(shè)備，對其進行設(shè)計，不僅要達到一定的升降要求，還應(yīng)具備同步控制的功能。在此以我國自主研制的S7-200系列電動架車機為例，其同步控制系統(tǒng)的主控器是基于PLC原理設(shè)計而成，各項性能均能達到同步控制系統(tǒng)使用的技術(shù)要求，PLC技術(shù)是鐵路架車機同步控制的核心技術(shù)，具有可靠性高、可操作性高、精度高等特點，現(xiàn)已成為鐵路維修基地必備的專用檢修設(shè)備，在很大程度上提高了檢修維護作業(yè)的效率和質(zhì)量[1]。

2.鐵路架車機傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計要求

鐵路架車機主要包括機械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩部分，設(shè)備的兼容性主要取決于機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，這也是對架車機進行設(shè)計時必須要解決的問題。運用架車機進行檢修作業(yè)時，由于每臺架車機的電機性能參數(shù)很難保持完全一致，機車車體的重量分布也難以實現(xiàn)絕對平衡，在四臺架車機同時運行時，其速度很難保持一致，進而影響到架車機駕車點的高程，當(dāng)各駕車點的高差過大時，車體就會出現(xiàn)傾覆的危險。由此可見，檢修維護作業(yè)中架車機的同步運行已經(jīng)成為一項必須解決的安全問題，其關(guān)鍵點是同步起車點的確定，主要取決于軸編碼器傳輸給PLC高速脈沖個數(shù)的準(zhǔn)確性。

目前使用的鐵路架車機傳動系統(tǒng)，其托架的直線運動都是由旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換而成，即通過PLC將擺線針輪減速機旋轉(zhuǎn)運動的角度位移轉(zhuǎn)換成托架的直線位移，從而實現(xiàn)車體及轉(zhuǎn)向架的舉升。架車機的額定負(fù)載為為25t，最大負(fù)載為30t，最高升程1850mm，高差為8mm（到達12mm時系統(tǒng)會停機鎖定報警），整機使用壽命為30年，傳動系統(tǒng)應(yīng)用模塊功能的設(shè)計可參照以下技術(shù)參數(shù)：車體和轉(zhuǎn)向架舉升速度<400（mm ），車體最大舉升高度為270mm，轉(zhuǎn)向架最大舉升高度為1600mm，托頭裝置空載橫向可調(diào)范圍為410mm，同步誤差范圍在4mm之間。借助傳動系統(tǒng)，便于舉升整列機車以及對其進行拆卸、裝配和檢查，適合在實際檢修維護中推廣應(yīng)用[2]。

3.鐵路架車機同步控制的PLC程序設(shè)計

架車機單組同步精度為±4mm，兩組同步精度為±6mm，三組以上同步精度為±8mm，架升高度由控制系統(tǒng)進行自動調(diào)節(jié)，將其控制在設(shè)定范圍內(nèi)，同步控制主要由硬件設(shè)計和PLC設(shè)計實現(xiàn)。

3.1硬件設(shè)計

架車機的升降驅(qū)動裝置是一臺三相異步電動機，借此實現(xiàn)托架起落功能，單組架車機的三相電機要與控制正反轉(zhuǎn)的主機電器觸點進行串聯(lián)，這樣設(shè)計有以下優(yōu)點：一是能夠減少對主繼電器的使用，二是能夠?qū)苘嚈C架升高度進行調(diào)整，糾正偏差。在上升操作過程中，架升高度最高的架車機相應(yīng)繼電器受控制斷開，相應(yīng)架車機停止，等待其他三個架車機，當(dāng)架升高度達到設(shè)定范圍內(nèi)時再重新啟動，實現(xiàn)四臺架車機同步上升;在下降操作過程中，下降高度最低的架車機繼電器斷電，主觸點斷開，相應(yīng)架車機停止，等待其他三個架車機，當(dāng)下降高度達到設(shè)定范圍內(nèi)時，繼電器再次得電，實現(xiàn)四臺架車機同步下降[3]。

3.2程序分析

在檢修和維護過程中，由于裝配存在誤差和車梁存在撓度等原因，架車機各架車點的絕對高度難以保持一致，因此，同步度程序的設(shè)計，考慮的并不是距離地面的絕對高度，而是架車機上升或下降的相對高度。我國自主研制的S7-200系列電動架車機，其同步控制系統(tǒng)的主控器是基于PLC原理設(shè)計而成，同步度控制程序大體主要分為脈沖信號接收處理、數(shù)據(jù)分析判斷和控制結(jié)果輸出三個部分[4]。根據(jù)相應(yīng)通訊協(xié)議實現(xiàn)與主站CPU模塊通訊與數(shù)據(jù)交換，將各架車機旋轉(zhuǎn)編碼器檢測到的高度脈沖值傳送到CPU模塊，移動式架車機組通過旋轉(zhuǎn)編碼器進行上升或下降高度監(jiān)控和計算，再將結(jié)果傳送到PLC，由PLC程序控制整組架車機的同步度，進而實現(xiàn)架車機組的同步運行，提高移動式架車機組在使用過程中的安全性。

4.結(jié)論

我國高速鐵路的快速發(fā)展，高鐵運行頻率的不斷加大，機車檢修維護作業(yè)也隨之變得更為頻繁，不間斷作業(yè)的要求也在提升，這對鐵路架車機也提出了更高的要求，鐵路架車機采用同步控制系統(tǒng)，通過PLC可編程控制器控制架車機的運行，在一定程度上提高了檢修工藝的自動化水平，簡化了檢修維護的作業(yè)流程，符合機械化進程對鐵路系統(tǒng)提出的要求以及《鐵路安全管理條例》的相關(guān)內(nèi)容。

參考文獻：

[1]姚曙.淺談地鐵車輛段移動架車機同步控制[J].商，2013.12（3）：356-358.

[2]饒恕.鐵路架車機傳動系統(tǒng)控制探討[J].裝備制造技術(shù)，2013.11（6）：195-196.

[3]周文輝.帶測量功能的鐵路車輛架車機系統(tǒng)校準(zhǔn)方法[J].電力機車與城軌車輛，2008.13（5）：32-33.

[4]李政達.架車機同步傳動調(diào)速裝置的研究[D].西南交通大學(xué)，2014.