焊轨基地门式起重机设计方案

张军伟

（郑州铁路局 装卸机械厂 ，河南 郑州 450052）

近年来，我国多条铁路客运专线相继开工建设，需要大量的无缝钢轨。为了提高线路质量，减少现场焊接量，要求钢厂直接将钢轨轧制成百米轨，然后运到焊轨厂焊成500 m长轨，最后到现场焊成无缝钢轨。另外，既有提速线路更新也需要大量的无缝钢轨。因此，铁道部建立了专业焊轨基地，把短轨焊接成500 m长轨。

但是，以前焊轨基地用的短轨长度是12.5 m，用1台门式起重机即可从事装卸和喂轨作业，现在要装卸100 m钢轨，原有的门式起重机无法完成。因此，急需设计一种新型装卸设备来满足现场需求。

1 设计方案

1.1 总体方案

新型装卸设备的总体方案是用4台门式起重机配置专用吊具吊架进行装卸车和喂轨作业(吊具吊点分布如图1所示)。为了保证4台起重机动作的同步，设计了四车联动电气控制系统。另外，为了提高吊装钢轨的稳定性和效率，小车设计成双吊点，配置减摇装置。

1.2 设计组成

单台门式起重机由支腿、主梁、运行机构、小车、吊具吊架、减摇装置、电气系统等组成，如图2所示。

（1）主体结构。该起重机的主体结构与普通门式起重机基本一致，均由主梁、支腿、运行机构组成，起重机的主梁与支腿均采用箱形结构。由于该起重机用于装卸百米钢轨，只在跨内作业，所以主梁不设悬臂。

（2）起重小车。从图1及图2侧视图可看出，1台起重机上2个吊点的距离为13 m，若用1个起重钩悬吊，水平稳定性不好。因此，该起重机设置水平等高并且同步运动的2个起重钩与吊架相连。

（3）减摇装置。减摇装置由力矩电机、减速机、卷筒和钢丝绳组成，减摇装置共4套，对称布置在起重小车2个起升机构的两侧。为了获得较好的减摇效果，减摇钢丝绳交叉缠绕。工作时，4台力矩电机启动，使减摇钢丝绳始终保持恒力，吊具在运行中产生的摆动在减摇钢丝绳的作用下迅速衰减，使钢轨较快地停止在辊道线的上方，提高对位效率。

（4）吊具吊架。为了减轻自重，吊架采用桁架结构，吊具悬挂在吊架下方，吊具分多根吊具和单根吊具。大批量地从平板车上卸钢轨时，使用多根钢轨吊具；向辊道线喂轨时，使用单根钢轨吊具。

1.3 控制方案

整机采用变频调速控制系统，使用可编程控制器 (PLC) 编程控制各个机构的动作，使起重机各个机构运行时不但更加平稳可靠，而且速度控制精确，提高4台车的同步性。

在焊轨厂，4台起重机不但要装卸百米钢轨，还要兼顾装卸25 m钢轨或12.5 m钢轨，因此，工作时可能是4台车同时作业，也可能是2台车作业或1台车单独作业。考虑到起重机工作组合的多样性，各车之间使用有线信号传输不易实现；使用一般的无线遥控器，由于其传输的信息量小也无法实现工作要求；而采用数字电台和无线信号接收机的方案可以较好地满足使用要求。数字电台是数字式无线数据传输电台的简称，其具有传输数据量大、速率大、成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等场合。数字电台最远通讯距离可以达到3.2 km，完全可以满足焊轨厂的实际需要。

在4台起重机上均各自安装1套数字电台及无线信号接收机，把其中的1台车作为主控机，操作人员可以在主控机上单独操作任意1台起重机，也可操作4台、3台或者2台起重机同时运行。另外，为了提高工作的安全性和可靠性，这套系统还具有实时反馈功能，即主控机发出指令后，其他从机在执行指令的同时，要把本机动作的运行状况通过数字电台实时反馈到主控机。一旦任意1台从机发生故障，主控机收到故障信号后，会立即发出指令，使4台起重机同时停车。

为了提高作业效率，减小操作人员的劳动强度，该控制系统还设置了自动喂轨功能。在辊道线正上方设置传感器，侧方设减速传感器，该传感器与小车运行机构联锁，当4台起重机吊起钢轨后，在主控机上按下自动按钮，即可实现4台起重机自动运行，到辊道线侧方后，通过减速传感器确认位置，开始减速低速运行，到传感器后自动停车，钩头下降，完成一次喂轨。

2 现场应用

焊轨基地专用门式起重机现已投入使用。由于起重机小车采用双吊点起升机构，而且设有减摇装置辅助作业，可以平稳快捷地进行装卸作业；同时，起重机采用变频技术和数字电台的先进控制系统，减少了操作人员，提高了自动化作业水平，较好地满足了现场需求。

[1] 张质文，虞和谦，王金诺，等. 起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998.

[2] 齐从谦，王士兰. PLC技术及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2000.