林　暉　曾　宇　朱　軼　 孫　暉

(1　湖北輕工職業(yè)技術學院機電工程學院　2　武漢開銳海洋起重技術有限公司　3　武漢理工大學物流工程學院)

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移動式火車平料機防撞糾偏系統(tǒng)設計

林暉1曾宇2朱軼3孫暉3

(1湖北輕工職業(yè)技術學院機電工程學院2武漢開銳海洋起重技術有限公司3武漢理工大學物流工程學院)

摘要：為防止移動式火車平料機在車皮上行走時出現碰撞、偏向及掉落的危險情況，設計了平料機防撞糾偏系統(tǒng)。通過光電傳感器和自動控制技術，實現了平料機的防撞和糾偏，保障作業(yè)安全。

關鍵詞：平料機； 防撞； 糾偏； 光電傳感器

1前言

在貨運列車敞車散貨裝車的過程中，由于裝車方式的限制，容易出現貨物在車廂中分布不均的情況，嚴重時可能導致列車在行駛途中發(fā)生傾覆、脫軌等重大安全事故，所以《鐵路貨物運輸管理規(guī)則》規(guī)定：對于裝載散堆狀貨物，頂面應予以平整[1]。為了改變傳統(tǒng)人力平整的低效率，提升散貨平整作業(yè)的自動化程度，移動式火車平料機被設計出來。該平料機可在火車車幫上行進，對車廂內的散貨物料進行連續(xù)的平整工作。

由于平料機工作時，連續(xù)行走于整列車皮兩側車幫上，在工作的過程中，可能出現跨越2節(jié)不同高度車廂、行進至最后1節(jié)車廂或在車幫上跑偏的工況，需要對平料機進行防撞糾偏系統(tǒng)設計，以確保其安全穩(wěn)定運行。

2防撞糾偏系統(tǒng)設計

平料機的防撞和糾偏由檢測平料機與車皮相對位置的光電傳感器配合自動控制技術完成。在平料機的四周安裝8個光電開關SD1-SD8(數字量輸出)，在水平方向設置2個光電測距儀SA1-SA2(模擬量輸出)，布置位置如圖1所示。

圖1　平料機光電傳感器布置圖

SD1-SD4檢測方向為平料機行進方向，用于檢測平料機工作時與火車皮防撞信號及最后一節(jié)列車禁止行走的安全信號。SA1-SA2、SD5-SD8檢測方向為水平方向，檢測平料機與火車皮側邊的相對位置，作為平料機行走過程中的糾偏信號。其中SD1、SD4伸出平料機一段距離作為減速停車安全距離，同時SD1與SD2，SD3與SD4的水平距離大于火車皮跨廂距離最大值700 mm。

SD1-SD4檢測動作閥值為傳感器安裝位置至車皮上邊緣距離加上車皮最高跨度距離(140 mm)，設為H(實際設定可比H略大)；SD5-SD8檢測動作閥值為傳感器安裝位置至車皮側邊緣距離,設為L(實際設定可比L略大)。SA1-SA2檢測模擬量輸出，設為L1、L2。光電開關被遮擋時狀態(tài)為1，未被遮擋時狀態(tài)為0。

3防撞控制

平料機的防撞控制主要用于平料機行進過程中的跨廂動作控制以及末節(jié)車廂停車控制。

以平料機右行工作為例，在跨廂過程中，防撞控制主要分為以下3個步驟：

(1)當平料機行進至一節(jié)車廂末尾時，伸出平料機外部的傳感器SD1檢測到下降沿(狀態(tài)由1變?yōu)?)時，右行行走速度降為最低速。手柄改為左行且SD4檢測到上升沿，減速信號復位。

(2)當SD2檢測到上升沿(狀態(tài)由0變?yōu)?)時，判斷以下條件：

SD1已檢測到了上升沿，說明右行方向仍有車皮。若起升機構不處于上限位，整機停車；若起升機構處于上限位，可繼續(xù)以最低速前進。

SD1沒有檢測到上升沿，說明右行方向無車皮，此時整機立即停車并發(fā)出報警信號，直到手柄反打且SD1重新檢測到上升沿，前進停止信號解除。

SD3檢測到上升沿后，表明跨廂已經完成。右行方向最低速限制解除。

(3)在跨廂工作過程中，平料機最外側2個光電傳感器SD1和SD4還可以檢測跨廂的高度。若檢測到2列車皮間的高度差高于整機設計跨廂能力，則進行報警，并限制強行跨箱，防止平料機與車廂發(fā)生碰撞。

4自動糾偏控制

當位于平料機四角的SD5/SD7或SD6/SD8 2組光電開光中任1組出現狀態(tài)相反時(如SD5=0，SD7=1或SD6=1，SD8=0)，系統(tǒng)認為進入糾偏狀態(tài)，判斷以下條件：

(1)SA1/SA2檢測距離L1與L2大致相等，說明車頭偏向一側，需利用差速糾偏。

以右行狀態(tài)為例：S5或S8檢測到狀態(tài)0，SA1側變頻器減速，檢測到S5及S8均為1，延時1s后停止減速；S6或S7檢測到狀態(tài)0，SA2側變頻器減速，檢測到S6及S7均為1，延時1s后停止減速。如圖2所示。

圖2　車頭偏向一側工況

(2)SA1/SA2檢測距離L1與L2相差較大，或S5/S6或S7/S8均狀態(tài)為0，說明整車偏向一側，利用差速向另一側糾偏。

以右行狀態(tài)為例：S5及S6檢測到狀態(tài)0，SA1側變頻器減速，檢測到S5或S6為1，延時1s后停止減速；S7及S8檢測到狀態(tài)0，SA2側變頻器減速，檢測到S7或S8為1，延時1s后停止減速，此時將車狀態(tài)改變至(1)中的狀態(tài)，繼續(xù)再糾偏一次可將車擺正。如圖3所示。

圖3　整車偏向一側工況

另外，在平料機每組輪中還配置了水平安裝的銷軸傳感器，監(jiān)測水平輪與車幫的實時壓力狀態(tài)。光電開關糾偏距離設置在水平輪銷軸傳感器最大偏離范圍內。當銷軸傳感器監(jiān)測壓力超出一定范圍時，說明整車偏轉量過大，此時停止自動糾偏，只能以手動糾偏形式將整車擺正。

5結語

經實際使用證實，應用以上方法設計的平料機防撞糾偏系統(tǒng)，可有效控制平料機在火車車幫上行走時的跨廂、防撞和糾偏動作，對平料機的安全穩(wěn)定運行及其在散貨裝車工作領域的應用和推廣有著重大的意義。

參 考 文 獻

[1]中華人民共和國鐵道部,鐵路貨物運輸管理規(guī)則(鐵運[2000]90號)[S].

林暉： 430070, 湖北省武漢市洪山區(qū)石牌嶺東二路5號

Design of Crash Prevention and Deviation Rectification System for Movable Train Flattening Machine

1.School of Mechatronics Engineering Hubei Light Industry Technology InstituteLin Hui2.Wuhan K-crane Ocean Lifting Technology Co.,Ltd.Zeng Yu3.School of Logistics Engineering of Wuhan University of TechnologyZhu YiSun Hui

Abstract：To preventing the crash, direction deviation and falling accident when the train flattening machine is walking on wagons, the crash prevention and deviation rectification system is designed. This system realizes the crash prevention and deviation rectification by using photoelectric sensor and automatic controlling technology, and guarantees the safe of operation.

Key words:flattening machine; crash prevention; deviation rectification; photoelectric sensor

收稿日期：2016-05-05

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.03.014