蔣 杰

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司， 陜西西安 710043)

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新型的客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線

蔣 杰

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司， 陜西西安 710043)

根據(jù)客車轉(zhuǎn)向架檢修要求，設(shè)計了新型的客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線。流水線采用構(gòu)架智能輸送車對客車轉(zhuǎn)向架進行傳輸，利用無線工業(yè)以太網(wǎng)進行通訊控制，實現(xiàn)了智能調(diào)度，提高了流水線的自動化程度。

客車; 轉(zhuǎn)向架; 檢修流水線; 無線工業(yè)以太網(wǎng)

近年來，中國鐵路進入了一個高速發(fā)展的階段，同時與之相配套的鐵路檢修裝備水平也得到了極大的發(fā)展。轉(zhuǎn)向架是鐵路車輛運行的關(guān)鍵部件，與列車的行駛安全息息相關(guān)，轉(zhuǎn)向架檢修也是各個車輛段和檢修車間的最主要的檢修內(nèi)容之一。最近幾年，貨車轉(zhuǎn)向架檢修裝備水平發(fā)展迅速，從一字線地面轉(zhuǎn)向架檢修流水線到各種形式的懸掛式檢修流水線[1-2]，從最早的手動、簡單自動控制，到現(xiàn)在的智能調(diào)度控制，貨車轉(zhuǎn)向架檢修的自動化水平提升很快[3]。與貨車轉(zhuǎn)向架檢修流水線的快速發(fā)展相比，客車轉(zhuǎn)向架檢修裝備水平的發(fā)展相對滯后，這與客車轉(zhuǎn)向架檢修量相對較小和客車轉(zhuǎn)向架檢修時間較長的檢修特點有關(guān)。雖然現(xiàn)在有些單位也開始研究提高客車轉(zhuǎn)向架檢修工藝、工裝水平的問題[4]，但總體而言，現(xiàn)在大多車輛檢修部門仍舊采用定點檢修作業(yè)方式進行檢修，檢修生產(chǎn)效率和檢修自動化水平較低。

根據(jù)西寧車輛段客車轉(zhuǎn)向架檢修車間實際布局，研制了全新的客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線，實現(xiàn)客車轉(zhuǎn)向架檢修輸送的自動化調(diào)度，提高客車轉(zhuǎn)向架的檢修水平。

1 流水線工藝設(shè)計及結(jié)構(gòu)組成

1.1 流水線設(shè)計原則

西寧車輛段主要檢修的客車轉(zhuǎn)向架有209T，209PK，209HS，206G，SW-220K，AM96等各種類型，因此要求檢修流水線的通用性好，可適用于各型客車轉(zhuǎn)向架的檢修。同時需合理設(shè)計流水線工藝裝備及結(jié)構(gòu)形式，確保轉(zhuǎn)向架在檢修流水線上能有效智能地進行檢修和輸送，從而切實提高轉(zhuǎn)向架的檢修效率和檢修的自動化水平。

1.2 流水線結(jié)構(gòu)形式

客車轉(zhuǎn)向架檢修一般需經(jīng)過分解-拋丸除銹-翻轉(zhuǎn)檢查—噴漆—組裝等幾個檢修工藝過程，根據(jù)車間布局和工藝要求，流水線采用地面軌道式結(jié)構(gòu)，流水線結(jié)構(gòu)形式布局如圖一所示。

圖1 客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線布局示意圖

客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線由地面軌道、構(gòu)架智能輸送小車、地面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤、構(gòu)架分解組裝臺、構(gòu)架翻轉(zhuǎn)機、吊具、噴漆烘干間、拋丸間、控制系統(tǒng)等組成。

流水線主要由2條水平的輸送主線和16條垂直方向的檢修支線構(gòu)成。每條主線均向外延展出8條檢修支線，在檢修支線上設(shè)計構(gòu)架舉升機，用于進行構(gòu)架的分解和組裝作業(yè)。主線和檢修支線交叉處采用地面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤進行換向，兩條主線間采用3條快捷線進行聯(lián)接，便于構(gòu)架在各個檢修工位間進行傳輸。每條輸送主線上安裝1臺構(gòu)架翻轉(zhuǎn)機，輸送主線端部分別連接噴漆烘干間和構(gòu)架拋丸間，系統(tǒng)共設(shè)置了10臺構(gòu)架智能輸送小車在流水線之間進行構(gòu)架傳輸。

1.3 結(jié)構(gòu)組成及工作原理

(1)構(gòu)架智能輸送小車

構(gòu)架智能輸送小車用來承載構(gòu)架，并對構(gòu)架在各工位間進行自動輸送。由主機框架、承載平臺、可調(diào)構(gòu)架支承裝置、走行裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、蓄電池組、控制系統(tǒng)等組成。輸送小車結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 構(gòu)架智能輸送小車

構(gòu)架智能輸送小車具有走行和旋轉(zhuǎn)兩組動作執(zhí)行機構(gòu)，利用大容量蓄電池組為驅(qū)動電機進行供電。小車走行裝置采用位置傳感器進行定位，并且走行和旋轉(zhuǎn)電機采用直流調(diào)速器進行調(diào)速驅(qū)動，運行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確。同時在走行裝置上安裝了旋轉(zhuǎn)編碼器進行位置記錄，便于進行智能調(diào)度操作。

構(gòu)架智能輸送小車采用可調(diào)構(gòu)架支承裝置進行構(gòu)架承載，可調(diào)構(gòu)架支承裝置可以進行不同檔的位置調(diào)整，以承載各型客車構(gòu)架。

(2)構(gòu)架分解組裝臺

構(gòu)架分解組裝臺用于在轉(zhuǎn)向架檢修流水線檢修工位上對構(gòu)架進行舉升，方便進行構(gòu)架的分解組裝作業(yè)。主要由主機框架、升降裝置、可調(diào)構(gòu)架支承裝置、升降導(dǎo)向裝置等組成。分解組裝臺如圖3所示。

構(gòu)架分解組裝臺也采用可調(diào)構(gòu)架支承裝置對構(gòu)架進行支承承載。不工作時，可調(diào)構(gòu)架支承裝置降到地面下，活動蓋板自動翻蓋，不影響整個車間美觀；工作時，可調(diào)構(gòu)架支承裝置伸出，對構(gòu)架進行支承承載，便于進行檢修作業(yè)。

(3) 地面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤

地面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤安裝在客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線上，用于構(gòu)架檢修輸送小車在輸送主線軌道與檢修支線軌道之間進行轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 構(gòu)架分解組裝臺

圖4 地面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖

地面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤采用內(nèi)齒式回轉(zhuǎn)支承作為旋轉(zhuǎn)、支撐結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、剛性較好。旋轉(zhuǎn)裝置采用變頻調(diào)速系統(tǒng)進行驅(qū)動，運行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確。

2 控制系統(tǒng)組成及工作原理

控制系統(tǒng)由主控制系統(tǒng)模塊和各個子控制系統(tǒng)模塊組成，其中子控制系統(tǒng)模塊包括工位操作控制系統(tǒng)、構(gòu)架智能輸送小車控制系統(tǒng)、地面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)、構(gòu)架分解組裝臺控制系統(tǒng)等。主控制系統(tǒng)和各個子控制系統(tǒng)之間進行實時通訊，可以進行構(gòu)架檢修過程中構(gòu)架的智能輸送調(diào)度以及各個檢修裝置之間的協(xié)同動作和安全互鎖保護。

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

(1) 主控制系統(tǒng)模塊又可分為上位監(jiān)控模塊和現(xiàn)場控制模塊兩個部分。上位監(jiān)控模塊主要可以進行現(xiàn)場運行實時監(jiān)控，轉(zhuǎn)向架檢修信息管理等功能，包括上位工作站、監(jiān)控屏幕、數(shù)據(jù)打印等；現(xiàn)場控制模塊主要可以進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集匯總、數(shù)據(jù)邏輯計算、通訊管理等功能，包括主控制PLC、工業(yè)交換機等。

圖5 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

(2) 工位操作控制系統(tǒng)主要提供工位操作人機操作界面，進行構(gòu)架分解組裝臺、構(gòu)架智能輸送小車的操作、調(diào)度及轉(zhuǎn)向架在工位檢修信息的管理等功能。每個工位提供一個工業(yè)人機界面進行工位級操作。

(3) 構(gòu)架智能輸送小車控制系統(tǒng)主要對構(gòu)架智能輸送小車進行動作控制、智能控制等功能。每個構(gòu)架智能輸送小車都有一套完善、獨立的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括西門子控制器及相應(yīng)的控制模塊單元。

(4) 地面旋轉(zhuǎn)定位轉(zhuǎn)盤控制系統(tǒng)和分解組裝臺控制系統(tǒng)主要用于提供對轉(zhuǎn)盤和分解組裝臺進行現(xiàn)場控制。主要包括PLC控制器及相應(yīng)的控制模塊單元。

2.2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

客車流水線控制系統(tǒng)各個模塊通過完善的控制網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線緊密聯(lián)系，進行實時數(shù)據(jù)交換，可為各個控制系統(tǒng)模塊提供實時的管理和控制信息，提供最優(yōu)化的控制策略。

控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊主要為工業(yè)以太網(wǎng)和Profibus-DP現(xiàn)場工業(yè)總線。

通過兩臺工業(yè)交換機把主要的系統(tǒng)模塊連接成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主控制系統(tǒng)、工位操作控制系統(tǒng)通過有線方式直接接入控制主網(wǎng)；構(gòu)架智能輸送小車由于是移動設(shè)備，采用有線方式布線不易實施，因此采用西門子的Scalance W無線工業(yè)以太網(wǎng)進行接入，在車間布置兩個無線接入點W788-1 Pro及全向天線，在構(gòu)架智能輸送小車上布置無線客戶端W744-1及天線，兩個接入點與主網(wǎng)進行有線連接，從而使構(gòu)架智能輸送小車控制系統(tǒng)以無線方式接入控制主網(wǎng)[5-6]。地面旋轉(zhuǎn)定位轉(zhuǎn)盤和分解組裝臺控制系統(tǒng)則通過Profibus-DP工業(yè)總線接入主控制系統(tǒng)的PLC控制器。

系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)作為控制主網(wǎng)，不僅可以提供大數(shù)據(jù)量的高速通訊，有利于提高控制系統(tǒng)的通訊效率和操作實時性，同時也為系統(tǒng)提供了良好的擴展接口，方便系統(tǒng)的擴展，例如將來與配件物流系統(tǒng)等進行無縫對接。

3 結(jié)束語

新型客車轉(zhuǎn)向架檢修流水線投入運行以來，運行穩(wěn)定可靠，成為路內(nèi)客車轉(zhuǎn)向架檢修的示范線。主要有以下優(yōu)點:

(1) 工藝布局合理，作業(yè)方式高度柔性化。

(2) 流水線自動化程度高，有效提高轉(zhuǎn)向架檢修效率。

[1] 梁春義，董本光.新型懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線[J].鐵道車輛，2013，51(9)：38-40.

[2] 崔宏宇.貨車轉(zhuǎn)向架檢修流水線布置形式探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2014,(31):36-38.

[3] 王洪昆，王永剛.新型雙層懸掛式轉(zhuǎn)向架檢修流水線[J].鐵道機車車輛， 2014,34(1):116-119.

[4] 艾曉朦,蔡澤贊. 普通客車轉(zhuǎn)向架檢修線方案設(shè)計[J].農(nóng)家科技,2012,(12):108.

[5] 西門子.SCALANCE W工業(yè)無線移動通訊[Z].2012.

[6] 西門子.西門子工業(yè)無線SCALANCE W通訊組態(tài)[Z].2006.A New Type Passenger Car Bogie Maintenance Line

JIANGJie

(China Railway First Survey & Design Institute Group Co.,Ltd., Xi'an 710043 Shaanxi, China)

According to the requirements of the passenger car bogie maintenance, we designed a new type of bogie maintenance line. The bogie is transmitted by the intelligent transportation vehicle. We use wireless industrial Ethernet for communication control, implements the intelligent scheduling，and enhance the automation of the maintenance line.

passenger car; bogie; maintenance line; wireless industrial ethernet

?)男，高級工程師(

2016-05-05)

1008-7842 (2016) 05-0104-03

U279.3+3

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2016.05.24