關(guān) 偉

(廣州鐵路集團公司 工務(wù)處，廣東 廣州 510088)

GMC-96x型鋼軌打磨車在道岔前后作業(yè)時，有時發(fā)生因打磨電機提升不到位而刮碰道岔、打磨小車搖架與道岔相撞而使得打磨小車脫軌等意外情況。為確保作業(yè)安全[1]，GMC-96x型鋼軌打磨車在道岔前后作業(yè)時都預(yù)留300 m的安全距離,預(yù)留出的300 m只能由道岔打磨車完成。由于道岔打磨車作業(yè)速度慢,電機功率小,作業(yè)效率低，在保證安全的前提下縮短GMC-96x型打磨車在道岔前后的距離顯得尤為重要。

1 道岔前后打磨作業(yè)存在的安全風(fēng)險

GMC-96x鋼軌打磨車作業(yè)完1遍后，結(jié)束點到停車點的距離約180 m。當(dāng)在道岔前后距離小于180 m作業(yè)時，打磨車會經(jīng)過或停止在道岔區(qū)域。道岔區(qū)域內(nèi)的設(shè)備比正線復(fù)雜，若打磨車的工作裝置發(fā)生故障，可能造成打磨車的工作裝置和道岔損壞，從而影響行車安全[2]。分析GMC-96x鋼軌打磨車的工作裝置結(jié)構(gòu)和原理發(fā)現(xiàn)，可能存在以下風(fēng)險：①打磨電機角度擺到內(nèi)側(cè)較大的位置，使得搖架與道岔相撞；②旋轉(zhuǎn)的打磨電機掉落在道岔上面，可能砸壞道岔；③旋轉(zhuǎn)的打磨電機因?qū)蛑斐商嵘坏轿唬赡艽驂牡啦怼?/p>

1.1 打磨電機角度的影響

圖1 打磨電機及搖架

如圖1所示，當(dāng)打磨電機角度擺到大于45°時，搖架底部低于鋼軌頂面，若此時打磨車通過道岔區(qū)域，搖架可能會與道岔的導(dǎo)曲線軌發(fā)生碰撞，造成打磨小車和道岔的設(shè)備損壞，甚至可能造成打磨小車脫軌。

造成上述情況的可能原因有：①兩節(jié)車之間通信故障如網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)線、接頭故障等；②計算機故障如計算機重啟、失電等；③控制偏轉(zhuǎn)油缸的CAN模塊故障；④控制偏轉(zhuǎn)油缸的電磁閥故障；⑤偏轉(zhuǎn)油缸偏轉(zhuǎn)過程中油缸發(fā)生內(nèi)泄。

1.2 打磨電機掉落和卡滯的影響

第1種情況。打磨電機掉落在鋼軌上面，見圖2(a)。當(dāng)打磨車以作業(yè)速度通過道岔時，掉落在鋼軌上的打磨電機肯定會與高于軌面的道岔部件(護(hù)軌等)相撞。

圖2 打磨電機掉落和卡滯的示意

第2種情況。打磨電機擺到內(nèi)側(cè)且掉落在鋼軌側(cè)面上方，見圖2(b)。當(dāng)打磨車以作業(yè)速度通過道岔時，掉落在鋼軌上的打磨電機不僅會與高于軌面的道岔部件(護(hù)軌等)相撞，還會與岔尖、岔心相撞。

第3種情況。打磨電機提升不到位且角度擺到內(nèi)側(cè)。當(dāng)打磨車以作業(yè)速度通過道岔時，被卡滯的打磨電機會與岔尖、岔心及護(hù)軌相撞，見圖2(c)。

第1種和第2種情況是由于打磨電機在提升過程中突然掉落在鋼軌上面。造成此種情況的可能原因：①計算機控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障(通信丟失、計算機重啟、CAN模塊故障)；②打磨電機在提升的過程中提升油缸斷裂；③打磨電機在提升的過程中提升油缸的固定螺栓斷裂；④打磨電機在提升的過程中提升油缸的油管爆裂；⑤作業(yè)過程中打磨電機與導(dǎo)向套的連接螺栓斷裂。

第3中情況是由于導(dǎo)向柱卡滯，造成打磨電機提升不到位。造成這種情況可能原因：①作業(yè)過程中導(dǎo)向柱上附有較多的油污、灰塵；②作業(yè)過程中導(dǎo)向柱發(fā)生變形。

1.3 設(shè)備故障分析

打磨電機擺到內(nèi)側(cè)較大的角度、掉落在鋼軌上面或提升不到位，這3種設(shè)備故障屬于控制系統(tǒng)故障、液壓系統(tǒng)故障或機械故障?？刂葡到y(tǒng)故障包括網(wǎng)絡(luò)通信丟失、計算機故障、CAN故障等；液壓系統(tǒng)故障包括油管爆裂、油缸內(nèi)卸等；機械故障包括油缸斷裂、螺栓斷裂、導(dǎo)向柱卡滯等。

在3種故障中，液壓系統(tǒng)故障和機械故障在工作裝置運轉(zhuǎn)的情況下才可能發(fā)生，控制系統(tǒng)故障則可能隨時都會發(fā)生。

2 改變打磨方式

當(dāng)打磨車通過道岔區(qū)域時，不對偏轉(zhuǎn)油缸和打磨電機上下進(jìn)行操作，可以預(yù)防液壓系統(tǒng)故障和機械故障的發(fā)生。利用道岔前后30 m只作起始點而不作結(jié)束點的作業(yè)方式，可以避免此類故障。

在打磨圖3中道岔1外方的鋼軌時，作業(yè)方式如下：

第1遍。打磨車在站內(nèi)D點加載打磨模式，啟動打磨電機，打磨車運行至道岔1外30 mB點開始下放磨頭，往區(qū)間作業(yè)。

第2遍。由區(qū)間往站內(nèi)方向作業(yè)，打磨至站外300 mA點處結(jié)束作業(yè)，并在道岔1外方停車。

此時，道岔1外方AB間的鋼軌只作業(yè)了1遍，若要繼續(xù)對其進(jìn)行打磨，打磨車必須先運行至站內(nèi)D點，重復(fù)第1遍打磨方式。雖然這種打磨方式較正常作業(yè)方式復(fù)雜且影響作業(yè)效率[3]，但預(yù)防了因液壓系統(tǒng)故障和機械故障可能引起的事故。

3 安全驗證

當(dāng)打磨車作業(yè)在道岔前只作起始點時，可以防止液壓系統(tǒng)故障和機械故障，但控制系統(tǒng)故障仍可能發(fā)生。因此，須對通過道岔區(qū)域時控制系統(tǒng)發(fā)生故障是否影響安全進(jìn)行驗證。在上述打磨作業(yè)方式中，打磨車通過道岔區(qū)域時，已經(jīng)加載打磨模式和啟動了打磨電機，若發(fā)生控制系統(tǒng)故障，應(yīng)判斷其是否會對偏轉(zhuǎn)油缸和打磨電機產(chǎn)生錯誤控制。

3.1 打磨控制系統(tǒng)

GMC-96x鋼軌打磨車共有4節(jié)打磨工作車，操作人員在打磨車兩端駕駛室的某一端操作。每節(jié)打磨車都有獨立的控制系統(tǒng)(見圖4)，其主要采用CAN總線控制方式[4]。相鄰兩節(jié)車由網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)通信，從而通過駕駛室內(nèi)的操作面板控制其他作業(yè)車。

圖4 打磨控制系統(tǒng)示意

打磨控制系統(tǒng)由計算機、CAN模塊、電磁閥、繼電器等元件組成。影響道岔前后打磨安全的控制系統(tǒng)是打磨電機角度和打磨電機的提升和下放。

打磨電機偏轉(zhuǎn)控制。操作人員在計算機上設(shè)置打磨角度，計算機與相應(yīng)的CAN模塊通信，CAN模塊使控制偏轉(zhuǎn)油缸的電磁閥得電，偏轉(zhuǎn)油缸偏轉(zhuǎn)，同時另一個CAN模塊采集偏轉(zhuǎn)油缸傳感器的數(shù)據(jù)，上傳到計算機。當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)與設(shè)置的角度一致時，輸出CAN模塊不再輸出電壓給電磁閥。

打磨電機下放和提升控制。當(dāng)打磨電機進(jìn)入打磨區(qū)域時，CAN模塊使控制提升油缸下放的電磁閥得電，打磨電機下放。而當(dāng)打磨電機進(jìn)入非打磨區(qū)域時，CAN模塊使控制提升油缸下放的電磁閥失電，打磨電機提升。

控制系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障：①相鄰兩節(jié)車之間的網(wǎng)關(guān)發(fā)生故障；②某節(jié)車的打磨計算機主機與網(wǎng)關(guān)發(fā)生通信故障；③打磨計算機重啟或關(guān)機；④CAN模塊故障。

3.2 控制系統(tǒng)故障驗證

當(dāng)采用道岔前后30 m只作起始點的作業(yè)方式，正常情況下偏轉(zhuǎn)油缸和提升油缸均無動作，但是當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，就須對偏轉(zhuǎn)油缸和提升油缸進(jìn)行安全驗證。

3.2.1 靜態(tài)驗證

在打磨車不動的情況下，利用打磨模擬界面對控制系統(tǒng)故障進(jìn)行驗證。啟動打磨電機，加載打磨模式，開始模擬打磨。在打磨區(qū)域，針對打磨控制系統(tǒng)的每個故障進(jìn)行設(shè)置和驗證。

故障設(shè)置1：將其中一節(jié)車網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)線接頭拔掉。出現(xiàn)的狀況是操作顯示屏顯示此節(jié)車通信丟失，查看不到其工作裝置的狀態(tài)。下車檢查所有打磨電機和偏轉(zhuǎn)油缸的狀態(tài)，所有打磨電機關(guān)閉，偏轉(zhuǎn)油缸偏轉(zhuǎn)到安全角度(26°～30°)，打磨電機提升到位。

故障設(shè)置2：將計算機主機與網(wǎng)關(guān)通信的網(wǎng)線接頭拔掉。出現(xiàn)的狀況與故障設(shè)置1的狀況相同。

故障設(shè)置3：關(guān)閉一節(jié)車的打磨計算機主機。出現(xiàn)狀況與故障設(shè)置1的狀況相同。

故障設(shè)置4：關(guān)閉控制偏轉(zhuǎn)油缸和提升油缸相應(yīng)的CAN模塊。出現(xiàn)的狀況是該CAN模塊控制的偏轉(zhuǎn)油缸未動作，未向內(nèi)側(cè)偏轉(zhuǎn),打磨電機提升到位。

驗證結(jié)果：當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，該控制系統(tǒng)控制的打磨電機停轉(zhuǎn)并提升到位，控制的偏轉(zhuǎn)油缸擺到安全角度或未動作。

3.2.2 動態(tài)驗證

GMC-96x鋼軌打磨車在道岔前后30 m作業(yè)是否安全，需要動態(tài)驗證。

驗證1：核實加載打磨模式后，打磨電機角度大于30°時在打磨車啟動后會不會擺到安全角度。首先，加載所有打磨電機都為45°的打磨模式，待偏轉(zhuǎn)油缸偏轉(zhuǎn)到位后，啟動打磨車，后又停車。然后，下車檢查打磨電機的角度，發(fā)現(xiàn)所有打磨電機的角度均在25°～30°。

驗證2：核實打磨電機的角度擺到安全角度并啟動打磨電機后，打磨車通過道岔時工作裝置會不會觸碰到道岔。 打磨車以3 km/h的速度經(jīng)過道岔區(qū)域，車下兩邊安排人員查看工作裝置與道岔的情況，發(fā)現(xiàn)工作裝置不會與道岔碰撞。

驗證3：核實打磨車在道岔后30 m能否正常開始打磨作業(yè)。打磨車以16 km/h的速度經(jīng)過道岔區(qū)域，在道岔后30 m下放打磨電機，作業(yè)正常。

通過靜態(tài)和動態(tài)驗證，GMC-96x鋼軌打磨車在打磨角度擺到安全角度和提升油缸不動作的情況下，通過道岔區(qū)域是安全的。

4 安全控制措施

為防止設(shè)備存在的其他隱患和人為操作失誤，進(jìn)一步確保作業(yè)安全，尚應(yīng)采取的安全措施有：①打磨前對打磨電機提升進(jìn)行上下試驗，確保電機上下動作正常；②準(zhǔn)備在道岔前作業(yè)時，加載打磨模式后啟動打磨車，待所有打磨電機偏轉(zhuǎn)到安全角度后，再停車檢查所有打磨電機是否擺到安全角度；③在通過道岔區(qū)域前，確保所有打磨電機都已提升到位；④在任何區(qū)域打磨尤其是在通過道岔區(qū)域時，嚴(yán)禁因任何原因屏蔽角度油缸。

5 結(jié)語

GMC-96x鋼軌打磨車在道岔前后打磨作業(yè)，有時因設(shè)備故障造成設(shè)備損壞，影響行車。通過遵循道岔前后只作為打磨起始點而不作為結(jié)束點的作業(yè)方式，可以防止液壓系統(tǒng)故障、機械故障造成設(shè)備損壞。通過靜態(tài)和動態(tài)驗證，GMC-96x鋼軌打磨車在道岔前后30 m作為起始點的這種作業(yè)方式是安全可靠的。