大軸重車輛通用救援起復(fù)技術(shù)創(chuàng)新辦法研究

柳自峰+王學(xué)峰+趙世超

摘 要：鐵路運(yùn)輸在神華集團(tuán)物流中占有舉足輕重的位置。運(yùn)輸機(jī)車、車輛種類繁多，車體構(gòu)造差異性大，現(xiàn)有救援設(shè)備無法實(shí)施救援作業(yè)。由于現(xiàn)有起復(fù)救援設(shè)備主升缸噸位及配置、橫移噸位及距離等結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)、作業(yè)速度等方面不能滿足對救援設(shè)備的救援作業(yè)要求，對需多頂點(diǎn)起復(fù)C80、KM98多節(jié)車輛無法多頂點(diǎn)協(xié)同作業(yè)。為了應(yīng)對列車的快速救援、快速起復(fù)，在確保安全救援的前提下，特為此研究了列車的快速救援起復(fù)的辦法。這種新的救援起復(fù)辦法徹底解決了列車出現(xiàn)大范圍脫線事故時千斤頂無法安置的問題和快速起復(fù)的問題。節(jié)省了鐵路救援時間，提高了工作效率，同時也排除了在起復(fù)救援過程中車輛不穩(wěn)定的問題。該辦法適用于單節(jié)或多節(jié)列車的大范圍脫線事故救援。

關(guān)鍵詞：列車；頂點(diǎn)；起復(fù)救援；四缸筒部；墊塊；橫移梁；橫移車；C80列車

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.022

1 概述

C80型列車輪對兩側(cè)的頂點(diǎn)不適合用于起復(fù)車輛，因?yàn)樵擁旤c(diǎn)緊靠車輛輪對中間的彈簧箱，該彈簧箱的下端面已經(jīng)接近鋼軌上平面，這給救援設(shè)備中的橫移梁放置和橫移車的大范圍運(yùn)行（300-500毫米）產(chǎn)生干涉。另外車輛的脫線帶有不可預(yù)期性，脫線距離不可能事先預(yù)定，這就要求橫移車在救援過程中必須保證一次安裝就能夠大范圍的橫移，以提高救援效率。通過現(xiàn)場測量與論證，要將救援設(shè)備的頂點(diǎn)放置到輪對與配重箱之間就能解決一次安裝就可以大范圍橫移的問題，該處正好對應(yīng)車廂兩側(cè)的加強(qiáng)立筋，這樣就能起復(fù)C80（滿載）列車。但該處的側(cè)邊梁無加強(qiáng)頂板，要將該側(cè)邊梁內(nèi)填實(shí)才可以起復(fù)重載車輛。為此設(shè)計(jì)一個能快速拆裝的填充墊塊來解決問題。

采用先進(jìn)的液壓泵站，選取四個頂升缸，避免傳統(tǒng)復(fù)軌器的支點(diǎn)不足，至使復(fù)軌時發(fā)生側(cè)翻，利用機(jī)械控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步起復(fù)。結(jié)合線路復(fù)雜、天氣不良等情況容易引發(fā)的救援復(fù)軌失敗原因，強(qiáng)化橫移梁、勾鏈鎖實(shí)現(xiàn)復(fù)軌設(shè)備安全可靠，復(fù)軌一步到位。

2 C80列車頂點(diǎn)偏置研究

通過實(shí)地考察試驗(yàn)，C80列車的原頂點(diǎn)設(shè)置在彈簧箱外側(cè)，彈簧箱的下端面緊靠鋼軌的上平面，中間的距離過于狹小，無法安裝橫移車的卡座體，使列車頂起后橫移復(fù)軌受到限制，無法完成起復(fù)作業(yè)。在C80列車兩側(cè)配置箱和車輪彈簧箱中間有較大的設(shè)備安裝空間，充分力利用該空間，可以快速的安裝液壓起復(fù)設(shè)備，只要設(shè)計(jì)一個可以快速拆裝的填充墊塊對側(cè)邊梁空腔進(jìn)行填充，就能滿足快速救援起復(fù)C80（重載）列車的側(cè)邊梁強(qiáng)度要求。

快速拆裝墊塊設(shè)計(jì)圖如下。

圖示說明：

墊塊為分體式墊塊，分為上墊塊1和下墊塊2， 首先將上墊塊1安放在側(cè)邊梁3內(nèi)，再將下墊塊2放在上墊塊1的下方并對其兩個端面，然后將墊塊正對車廂立筋，安裝完成。

3 連體列車（滿載）平穩(wěn)起復(fù)研究

3.1 四缸同步起復(fù)作業(yè)

C80列車多數(shù)為兩節(jié)連體車輛，列車脫線后中間無法順利脫開，只能將連體處的兩個相鄰的輪對同時進(jìn)行起復(fù)作業(yè)，常規(guī)的單節(jié)列車的單缸起復(fù)已經(jīng)無法對事故列車（滿載車輛）進(jìn)行救援，只能使用4支油缸對脫線列車進(jìn)行同步起復(fù)，方可快速的起復(fù)救援。將4支頂升油缸分別安裝上述2所描述的位置，通過同步控制平臺，控制4支油缸同步進(jìn)行頂升作業(yè)，然后根據(jù)脫線距離控制橫移車進(jìn)行同步有序復(fù)軌作業(yè)。

3.2 單缸作業(yè)與4缸同步作業(yè)的優(yōu)缺點(diǎn)對比

常規(guī)的單缸起復(fù)無法滿足對C80（滿載）列車的起復(fù)救援作業(yè)，因?yàn)槭菨M載列車，單缸起復(fù)時車輛不平穩(wěn)定，容易造成救援事故，另外單缸起復(fù)時，頂點(diǎn)處所受的應(yīng)力過大，容易對頂點(diǎn)處造成破壞。4缸同步作業(yè)是將4支油缸分別置放在車輛連體處得四周，這樣解決了列車在起復(fù)過程中的平穩(wěn)問題，同時也解決了車輛在起復(fù)過程中的溜滑問題，降低了頂點(diǎn)處得應(yīng)力過大問題，給快速起復(fù)救援帶來技術(shù)保證。

4 四缸同步控制系統(tǒng)研究

4.1 四缸同步電控系統(tǒng)研制背景

由于液壓起復(fù)救援機(jī)具廣泛適用于橋梁、隧道、山體、建筑物等狹小空間的機(jī)車復(fù)軌作業(yè)，尤其對電力機(jī)車實(shí)施復(fù)軌作業(yè)時省去了拆線及復(fù)軌后重新架設(shè)線路的復(fù)雜施工過程，受到液壓起復(fù)救援機(jī)具施工單位好評?，F(xiàn)有救援機(jī)具采用的液壓起復(fù)機(jī)具，在救援作業(yè)時必須有人靠近事故車輛附近觀察設(shè)備運(yùn)行情況，并指揮操作人員對油泵手動進(jìn)行操作，整個過程繁瑣，易產(chǎn)生二次事故。為確保鐵路運(yùn)輸工作的安全高效穩(wěn)定，面臨事故列車救援起復(fù)能夠做到快速恢復(fù)，適應(yīng)鐵路“大運(yùn)量、高密度”的生產(chǎn)方式，保證事故列車能夠及時快速救援起復(fù)，有效節(jié)省救援時間，提高工作效率。特此研制了四缸同步電控系統(tǒng)。設(shè)備適用于單節(jié)或多節(jié)車廂的一般脫軌事故的救援起復(fù)作業(yè)。

4.2 四缸同步電控系統(tǒng)詳解

電氣控制系統(tǒng)組成部分：該電控系統(tǒng)包括PLC控制系統(tǒng)、人機(jī)界面監(jiān)控、外圍電路、遙控器、信號單元、攝像裝置六部分。

4.2.1 PLC控制系統(tǒng)

PLC是可編程控制器的一種縮寫，是一種新型的通用自動化控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制功能強(qiáng)、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，使用靈活方便，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)使用PLC為控制核心，結(jié)合各類外圍I/O擴(kuò)展、模擬量擴(kuò)展完成系統(tǒng)的控制。

4.2.2 人機(jī)界面監(jiān)控系統(tǒng)

人機(jī)界面（簡稱HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。通過界面我們可以看到系統(tǒng)內(nèi)部閥門運(yùn)轉(zhuǎn)情況、車輛升起高度、系統(tǒng)壓力等各類參數(shù)。

4.2.3 外圍電路

外圍電路部分是本系統(tǒng)的動力提供、執(zhí)行部分，同時也具備短路、過載保護(hù)功能，它將PLC系統(tǒng)發(fā)出的信號一一執(zhí)行，使系統(tǒng)安全平穩(wěn)運(yùn)行。外圍電路細(xì)分可分為電動機(jī)電路、PLC中間繼電器電路以及DC24V電路三個小部分。endprint

4.2.4 遙控器

遙控器部分分為遙控器本體和手持遙控器兩部分，遙控器本體接收手持遙控器發(fā)送的無線信號，內(nèi)部電路動作后將信號傳入PLC系統(tǒng)，操作者可以通過遙控器在遠(yuǎn)方控制本系統(tǒng)，便于操作者能在更合理的位置操控本系統(tǒng)。

4.2.5 信號單元

信號單元包含四套光學(xué)（激光）位移傳感器和四套無線發(fā)射裝置以及一套無線接收裝置，光學(xué)位移傳感器實(shí)時檢測大軸重車輛的升起位移情況，無線發(fā)射裝置將位移信號發(fā)射，并由無線接收裝置接收并傳送到PLC系統(tǒng)。

4.2.6 控制原理

固定于橫移車上的光學(xué)檢測系統(tǒng)，不間斷檢測頂升油缸的升起位移信息，無線信號發(fā)射裝置將檢測信號發(fā)射并由無線接收器接收傳輸至PLC控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采集到四路信號后，在每個采樣周期內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出控制指令，驅(qū)動外圍電路控制液壓換向系統(tǒng)工作，系統(tǒng)的采樣周期為100ms，使得電控系統(tǒng)能快速響應(yīng)，這就保證了起復(fù)設(shè)備的同步安全運(yùn)行。

4.2.7 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

控制方式先進(jìn)：傳統(tǒng)作業(yè)方式為人工手動操作閥門，操作繁瑣，現(xiàn)升級為電氣自動控制系統(tǒng)，控制方式先進(jìn)，操作簡單，靈活方便。

實(shí)現(xiàn)同步升降：本系統(tǒng)自動控制大軸重車輛同步升降，升降過程中無需人工操作，全程實(shí)現(xiàn)自動控制。

配備位移檢測信號裝置，實(shí)現(xiàn)無線接收：配備光學(xué)位移傳感器，實(shí)時監(jiān)測大軸重車輛的升起位移情況，位移信號與控制柜實(shí)現(xiàn)無線通訊，通訊最遠(yuǎn)可達(dá)3KM，無需現(xiàn)場布線，避免了現(xiàn)場布線的繁瑣和出現(xiàn)線路故障的隱患。

可遠(yuǎn)程遙控操作設(shè)備，靈活方便：配備遙控器，操作者可手持遙控器現(xiàn)場靈活操作，操作者可以在更合理的位置對系統(tǒng)進(jìn)行操控，這樣大大方便了現(xiàn)場救援。

4.3 四缸同步電控系統(tǒng)研制目的

主要目的是解決傳統(tǒng)的起復(fù)救援設(shè)備不能精確控制起復(fù)車輛，傳統(tǒng)的起復(fù)救援設(shè)備主要是依靠人眼觀察，這難以保證起復(fù)設(shè)備的同步性能，該電控系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的技術(shù)難題，利用高精度傳感器控制車輛同步起升。該系統(tǒng)從根本上解決了傳統(tǒng)的起復(fù)設(shè)備需要人眼觀察的弊端，能夠準(zhǔn)確的判斷和控制車輛同步起復(fù)，同時救援人員在救援過程中可以遠(yuǎn)離事故車輛，提高救援作業(yè)的安全性。該實(shí)用新型的技術(shù)效果明顯，在使用過程中，能夠準(zhǔn)確的判斷車輛起復(fù)高度，同時也能夠控制車輛同步起復(fù)。

5 橫移梁置放角度研究

橫移車跑偏是一直困擾起復(fù)救援設(shè)備的問題，在過去的救援設(shè)備中不論是單缸起復(fù)還是多缸起復(fù)，始終是沒有徹底解決橫移車跑偏問題，通常的做法就是將橫移車進(jìn)行剛性限位，硬性的將橫移車束縛在橫移梁上，表面看來是限制了橫移車跑偏，但實(shí)際是整個頂升機(jī)構(gòu)在橫移運(yùn)行過程中發(fā)生了位移或傾斜。要進(jìn)行大范圍的脫線救援時，橫移車跑偏問題會明顯的凸顯出來，即便是在橫移車或橫移梁上做上硬限位，也是沒有從理論上解決該問題所在，只是表面看起來橫移車沒有跑偏，仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)，整套頂升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生了滑動位移或者頂升缸產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象，這是救援作業(yè)的嚴(yán)重隱患，當(dāng)整套頂升機(jī)構(gòu)對地面的摩擦力大于頂升缸頂點(diǎn)對于車輛的摩擦力時，該位移將發(fā)生在頂升缸頂點(diǎn)和車輛之間，一旦發(fā)生滑動位移，將使救援作業(yè)中途停止，耽誤寶貴的救援時間，當(dāng)該處的滑動位移過大而又未被及時發(fā)現(xiàn)時將導(dǎo)致車輛突然間從頂點(diǎn)處脫落，造成救援事故。

理論分析如下：

車輛在被頂升后橫移時，是圍繞著另一端的芯盤轉(zhuǎn)動，被頂升端的橫向運(yùn)行軌跡就是以另一端的芯盤中心為圓心，頂點(diǎn)和芯盤中心為半徑所畫的圓弧。橫向運(yùn)行的軌跡并非垂直于鋼軌。

通過理論分析與優(yōu)化，C80型車輛在救援時將橫移梁向另一端芯盤位置傾斜12°是最理想的圓弧軌跡切線方向，在該方向放置橫移梁，能夠杜絕橫移車的跑偏現(xiàn)象，解決了硬限位所帶來的隱患。

6 結(jié)論

通過理論研究和實(shí)際驗(yàn)證，列車救援過程中，使用創(chuàng)新辦法：4支油缸的同步作業(yè)，橫移梁合理的置放角度，填充墊塊的快速安裝，徹底解決了常規(guī)單缸起復(fù)作業(yè)的弊端，為快速起復(fù)救援作業(yè)奠定了充分的技術(shù)保證。

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