李武 唐斌 蔡永波 孫高強(qiáng) 張湟

摘要：本文介紹了一種基于三菱Q系列PLC的鐵路車輛轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)控制系統(tǒng)，利用CC-LINK總線進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)通訊，使用超聲波傳感器及安全光柵進(jìn)行安全預(yù)警，形成了一套較為完善的移車臺(tái)控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：移車臺(tái);PLC;防碰撞

0? 引言

在國(guó)家十三五、十四五規(guī)劃中，鐵路車輛制造、維護(hù)、修理的工作需求量愈加龐大，移車臺(tái)作為實(shí)現(xiàn)以上工作的關(guān)鍵保障設(shè)備日益受到各主機(jī)廠、維修站段的重視。本文涉及的移車臺(tái)屬于大型有軌下沉式重型轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)，主要用于鐵路標(biāo)準(zhǔn)軌距1435mm，和諧、復(fù)興等機(jī)車及傳統(tǒng)內(nèi)電機(jī)車在作業(yè)過(guò)程中的運(yùn)送工作，可以將機(jī)車從平行的股道之間快速轉(zhuǎn)運(yùn)的一種專用轉(zhuǎn)軌作業(yè)設(shè)備。根據(jù)移車臺(tái)實(shí)際使用工況，改變目前常規(guī)移車臺(tái)控制系統(tǒng)使用的人工控制運(yùn)動(dòng)對(duì)中方式，采用相應(yīng)傳感器進(jìn)行碰撞預(yù)警，以期實(shí)現(xiàn)移車平臺(tái)控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高是目前移車臺(tái)發(fā)展的方向之一。

1? 移車臺(tái)控制系統(tǒng)總體方案

目前多數(shù)移車臺(tái)仍然使用手動(dòng)方式進(jìn)行控制，移動(dòng)對(duì)中難度大、對(duì)軌精度低、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、人員要求高，很大程度上制約了車輛轉(zhuǎn)運(yùn)效率，并且這種控制模式?jīng)]有主動(dòng)式防碰撞功能。故此，自動(dòng)化控制對(duì)中、一體化操縱、防碰撞預(yù)警是本文方案的重點(diǎn)。

移車臺(tái)控制系統(tǒng)在臺(tái)位對(duì)角設(shè)置等同功能控制室，控制方式為自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。自動(dòng)模式下使用觸屏進(jìn)行操作，控制系統(tǒng)將根據(jù)輸入指令、參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)操作控制;當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，使用手動(dòng)模式作為系統(tǒng)冗余進(jìn)行人工操作對(duì)中。移動(dòng)移車臺(tái)對(duì)中精度要求±2mm，在進(jìn)行定位對(duì)中后釋放相應(yīng)端渡板，貫通鐵路線路。

根據(jù)移車臺(tái)實(shí)際運(yùn)用場(chǎng)景，電控方式滿足下列功能：

①驅(qū)動(dòng)（向前、向后、無(wú)極調(diào)速）;②制動(dòng);③停機(jī);④緊急停機(jī);⑤自動(dòng)對(duì)軌;⑥西側(cè)翻板翻起、放下;⑦顯示和保護(hù)。

移車臺(tái)的柜體有主控臺(tái)、電源柜、控制柜、變頻柜和制動(dòng)電阻柜。其中電源柜控制移車臺(tái)的整車電源，同時(shí)具有過(guò)載、短路和欠電壓保護(hù)功能，能保護(hù)線路和電源設(shè)備不受損壞。PLC、變頻器、制動(dòng)電阻分布在控制柜、變頻柜和制動(dòng)電阻柜內(nèi)[1]。這樣將PLC和變頻系統(tǒng)在空間布置上區(qū)分開來(lái)，使得變頻器的高頻擾波不會(huì)影響到PLC的正常運(yùn)行，同時(shí)又將制動(dòng)電阻也區(qū)分開布置，使得制動(dòng)電阻產(chǎn)生的高溫不會(huì)影響到PLC和變頻器的正常運(yùn)行。

2? 硬件組成

移車臺(tái)控制系統(tǒng)由以下部分組成：主控單元部分、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分、防碰撞預(yù)警部分、供電部分、照明部分及其他輔助控制部分組成。

2.1 主控單元部分

系統(tǒng)選用CC-LINK網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)組內(nèi)通訊基礎(chǔ)，系統(tǒng)主控單元選用三菱模塊化Q系列PLC進(jìn)行，觸屏控制器選用GOT2000系列，防撞預(yù)警部分使用CC-LINK遠(yuǎn)程站實(shí)現(xiàn)，終端電阻設(shè)置在遠(yuǎn)端（遠(yuǎn)離主控CPU端）觸屏位置[2]。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成后于遠(yuǎn)程站附近預(yù)留網(wǎng)線接線端為日后升級(jí)無(wú)線控制終端做預(yù)留接口。

觸屏附近設(shè)置有線轉(zhuǎn)無(wú)線對(duì)講機(jī)，方便移車臺(tái)控制室與地面固定防護(hù)人員進(jìn)行直接通訊。（圖3）

2.2 驅(qū)動(dòng)部分

移車臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由4個(gè)主動(dòng)車輪裝置、4個(gè)從動(dòng)車輪裝置及二套驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。為保證主動(dòng)輪的同步運(yùn)行，4個(gè)主動(dòng)輪分別由二臺(tái)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)減速機(jī)通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)輪，每臺(tái)減速機(jī)由一臺(tái)變頻器控制，通過(guò)PLC自動(dòng)調(diào)整變頻器的頻率來(lái)保證各主動(dòng)輪的同步運(yùn)行。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括矢量控制變頻器、變頻電機(jī)和翻板升降電機(jī)等。變頻器作為主要驅(qū)動(dòng)元件，驅(qū)動(dòng)電機(jī)起、停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和無(wú)極調(diào)速，實(shí)現(xiàn)移車臺(tái)平滑運(yùn)動(dòng)和翻板的升降等。驅(qū)動(dòng)控制器采用矢量控制方式，通過(guò)對(duì)聯(lián)接在電機(jī)末端軸上的增量式編碼器進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)反饋，從而使移車臺(tái)兩臺(tái)電機(jī)的同步性得到了提高，并且從根本上降低了移車臺(tái)縱向兩端的偏差度。翻板系統(tǒng)采用兩個(gè)電動(dòng)推桿分別控制移車臺(tái)縱向兩端的翻板。翻板轉(zhuǎn)軸位置設(shè)置兩個(gè)限位開關(guān)分別采集翻板的提升到位和對(duì)接到位的信號(hào)。翻板對(duì)軌有手動(dòng)對(duì)軌、自動(dòng)對(duì)軌兩種方式。翻板與車輛驅(qū)動(dòng)互鎖，只有翻板上升到位移車臺(tái)才能移動(dòng)。

2.3 防碰撞預(yù)警部分

移車臺(tái)控制系統(tǒng)所使用的防碰撞預(yù)警包括三個(gè)方面：雙向超聲探測(cè)部分，兩端安全光柵部分，移車平臺(tái)狀態(tài)指示燈部分。

雙向超聲探測(cè)部分使用超聲波傳感器安裝于移車平臺(tái)前進(jìn)后退方向側(cè)梁上，設(shè)置聲錐寬度為寬錐，探測(cè)距離6m。當(dāng)移車臺(tái)向前或向后移動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)開啟相應(yīng)方向超聲波傳感器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)路徑的防撞預(yù)警。當(dāng)移車臺(tái)移動(dòng)方向檢測(cè)到障礙存在時(shí)，自動(dòng)控制移車臺(tái)進(jìn)行減速停車。（圖4、圖5）

兩端安全光柵部分選用對(duì)射式紅外光柵傳感器，設(shè)置高度距移車臺(tái)地面1.5m，分辨率100mm，移車平臺(tái)在收起兩端渡板后，系統(tǒng)自動(dòng)控制開啟安全光柵對(duì)移車臺(tái)內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)控，防止車輛出現(xiàn)異?；苹蛲獠咳藛T闖入。

移車臺(tái)控制系統(tǒng)除了上述主動(dòng)防碰撞預(yù)警裝置外還設(shè)置有狀態(tài)指示燈明晰移車臺(tái)狀態(tài)。在移車臺(tái)滑觸線兩端設(shè)置，設(shè)置三色狀態(tài)指示燈顯示工作狀態(tài)。在移車臺(tái)四角分別設(shè)置聲光報(bào)警裝置，當(dāng)移車臺(tái)處于動(dòng)作狀態(tài)時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。

2.4 供電、照明部分

移車臺(tái)供電系統(tǒng)采用安全滑觸式，滑線導(dǎo)軌距地面高6m，滑線導(dǎo)軌平行度、直線度按照相關(guān)國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，滑觸線為三相四線制，兩終端設(shè)置有電指示燈。

照明部分分為固定安裝于臨近滑線導(dǎo)軌的高位射燈、安裝于移車臺(tái)前后的低位照明燈以及安裝在移車臺(tái)兩端軌道對(duì)位射燈。

2.5 其他輔助控制部分

移車臺(tái)兩端對(duì)角設(shè)置的控制室內(nèi)設(shè)置視頻監(jiān)控顯示器，在移車臺(tái)兩端及前后運(yùn)動(dòng)方向共計(jì)設(shè)置8個(gè)攝像頭實(shí)時(shí)顯示移車臺(tái)狀態(tài)，并在主控柜內(nèi)設(shè)置NVR主機(jī)將視頻監(jiān)控視頻進(jìn)行存儲(chǔ)。

移車臺(tái)定位采用接近開關(guān)感應(yīng)預(yù)埋軌道接口地面的鋼制沉樁進(jìn)行，埋樁分為定位埋樁和識(shí)別埋樁。定位埋樁采用不同四種定長(zhǎng)使得系統(tǒng)可以在不同定位距離識(shí)別并控制移車臺(tái)進(jìn)行一至三級(jí)減速控制。識(shí)別埋樁采用二進(jìn)制序列進(jìn)行預(yù)埋，當(dāng)移車臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)至相應(yīng)序號(hào)軌道附近時(shí)可以進(jìn)行識(shí)別[3]。

3? 結(jié)束語(yǔ)

本文論述了一種基于PLC的總線結(jié)構(gòu)移車臺(tái)控制系統(tǒng)，操作人員經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上崗使用。采用超聲波及光柵傳感器提升了移車臺(tái)作業(yè)狀態(tài)的安全性，是一種低成本實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)，大大提高了生產(chǎn)運(yùn)行的安全和效率，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證這種控制系統(tǒng)在簡(jiǎn)化操作的同時(shí)也保證了系統(tǒng)的可靠性。此種類型的控制應(yīng)用有著廣泛的前景，可以在類似機(jī)械裝備廣泛應(yīng)用，必將在工廠自動(dòng)化、智能化的發(fā)展中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]吳四二，蘇先輝.淺坑式移車臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].鐵道車輛，2014，52（2）：35-37.