铁路起重轨道平车起重机高度限位机构现状及发展趋势

白大为，王均杰

(1.郑州铁路装备制造有限公司，河南 郑州 450000;2.郑州职业技术学院，河南 郑州 450121)

0 引言

铁路起重轨道平车是一种将随车液压起重机改进后安装在铁路平车上、用于装卸铁路线路维修时所用物资的专用机械。因其具有装卸作业半径大、作业效率高的优点，在铁路线路维修部门使用广泛。铁路是一个非常特殊的用户，铁路起重轨道平车在铁路上使用必须同时满足两种工况:一种是在电气化接触网区段，其作业空间必须受到国家强制标准GB146.1—1983《标准轨距铁路机车车辆限界》的限制，尤其是起重机吊臂最高部位距轨面高度不能超过4800 mm 的限界要求，否则会出现安全问题;另一种是在非电气化接触网区段，其作业空间不受限制，装卸作业半径、起升高度越大越好。设计铁路起重轨道平车起重机高度限位机构，以满足上述两种使用工况是保证该装置能否在铁路部门得到安全使用的关键。

决定铁路起重轨道平车起重机作业高度有两个参数:一个是吊臂变幅角度，一个是吊臂作业长度。目前国内市场上主要采用控制吊臂变幅角度的方法来实施高度限位，也就是当吊臂全部伸出到最大作业长度时，逐步加大吊臂变幅角度，当吊臂最高部位到达距轨面高度4800 mm 的限界位置时，停止变幅，实施限位。使用该方法成本低廉。尽管该方法限制了铁路起重轨道平车起重机很多作业性能，但并不影响其在铁路上的使用要求;所以，在有空间限制又以行车安全为主的铁路部门，该方法曾被广泛使用。

铁路起重轨道平车如图1 所示。

图1 铁路起重轨道平车

1 控制吊臂变幅角度高度限位机构现状

1.1 限位套机构

限位套机构是铁路起重轨道平车起重机最早使用的限位技术，它是在变幅油缸有杆腔、油缸内部活塞杆外部安装一个环形限位套，当变幅油缸向上运动到达限制高度位置时，活塞碰到限位套停止运动，从而达到高度限位作用。反向运动时限位套不起限位作用。当不需要高度限位作业时，可把限位套去掉。

限位套机构如图2 所示。

图2 限位套机构

该机构的优点是结构简单，限位可靠;缺点是限位套调整不方便。该机构早期被广泛使用，目前很少使用。

1.2 限位板机构

限位板机构是限位套机构的升级版，它是为解决限位套调整不便而设计的。限位板上部圆孔安装在变幅油缸活塞杆部销轴上，其下部长形槽孔套在焊接在变幅油缸缸体外侧的销轴上。为防止限位作用时出现偏载，限位板为两个，相对变幅油缸中心对称布置。当变幅油缸活塞杆伸出时带动限位板向上运动，限位板下部长形槽孔与变幅油缸缸体外侧的销轴发生相对运动，当到达限制高度位置时，限位板下部长形槽孔端部与变幅油缸缸体外侧的销轴相碰，变幅油缸停止运动，从而达到高度限位作用。反向运动时限位套不起限位作用。当不需要高度限位作业时，可把两侧限位板去掉。

限位板机构如图3 所示。

图3 限位板机构

该机构的优点是结构简单，安装方便;缺点是相对于限位套机构可靠性差一点，有可能拉坏限位板或变幅油缸销轴。该机构作为一种纯机械刚性限位，与电气控制高度限位机构或机械控制高度限位机构联合使用，可以起到二次保险的作用，适用于所有铁路起重轨道平车起重机。

1.3 电气控制高度限位机构

电气控制高度限位机构液压原理如图4 所示。

图4 电气控制高度限位液压原理

电气控制高度限位机构是由限位开关、变幅油缸、平衡阀、电磁阀、单向阀、手动换向阀、溢流阀、油泵所组成。其作业原理是当手动换向阀f 左位接通，油液经换向阀f 左位、电磁阀d 右位、单向阀e 进入变幅油缸b 下腔，使变幅油缸b 伸出，吊臂到达高度限位位置时，触动安装在变幅机构上的限位开关a，电磁阀d 得电，切断变幅油缸b 下腔进油，变幅油缸b 停止伸出，实施高度限位。此时，变幅只能向下运动，不能向上运动。变幅向下运动时，手动换向阀f右位接通，变幅油缸b 有杆腔进油，当达到一定压力时，打开平衡阀c，变幅油缸b 无杆腔液压油通过单向阀e、手动换向阀f 回到油箱，铁路起重轨道平车起重机实现向下变幅运动，同时高度限位开关a 断电，电磁阀d 回到常开位，为下一次向上变幅做准备。

该机构的优点是限位高度可以调整;缺点是限位没有限位板机构可靠。该机构适用于配有控制电源的铁路起重轨道平车起重机。

1.4 机械控制高度限位机构

机械控制高度限位机构液压原理如图5 所示。

图5 机械控制高度限位机构液压原理

机械控制高度限位机构是由变幅油缸b、带单向行程换向阀a、平衡阀c、手动换向阀d、溢流阀e、油泵f 组成。其作业原理是当变幅油缸b 伸出、吊臂到达高度限位位置时，触动安装在变幅机构上的带单向行程换向阀a，带单向行程换向阀a 动作切断变幅油缸b 下腔进油，变幅油缸b 停止伸出，实施高度限位。此时变幅只能向下运动，不能向上运动。变幅向下运动时，变幅油缸b 有杆腔进油，当达到一定压力时，打开平衡阀c，变幅油缸b 无杆腔液压油通过带单向行程换向阀a 中的单向阀、手动换向阀d 回到油箱，铁路起重轨道平车起重机实现向下变幅运动，同时带单向行程换向阀a 回到常开位，为下一次向上变幅做准备。

该机构的优点是限位高度调整方便，相对电气控制高度限位机构结构简单，不用配置电源;缺点是限位没有限位板机构可靠，带单向行程换向阀在机械作用时易发生损坏。该机构对控制电源没有要求，适用于所有的铁路起重轨道平车起重机。

1.5 双保险高度限位机构

由于电气控制高度限位机构和机械控制高度限位机构在使用中容易出现故障，实际应用中为了双保险，常常把限位板机构与电气控制高度限位机构、或者把限位板机构与机械控制高度限位机构一起使用。

2 铁路起重轨道平车起重机高度限位机构的发展趋势

2.1 采用计算机控制技术进行高度限位

在吊臂变幅机构上安装角度传感器、在吊臂伸缩作业长度方向安装位移传感器、在起重工作装置操作台安装计算机实现自动测量和计算，当吊臂作业高度达到限位高度时，计算机发出指令对变幅油缸或吊臂伸缩机构进行控制，以实现精确自动限位。

2.2 采用激光直线传输原理进行高度限位

在吊臂头部安装一个激光发射器、在吊机回转立柱上安装一个高度尺、在需要限位的高度上安装激光靶接收器，当吊臂头部作业到限位的高度时，激光靶接收器接到限位信号，向变幅油缸或吊臂伸缩机构发出限位动作指令，从而实现高度限位。

3 结束语

由于铁路作业环境的特殊性，铁路起重轨道平车起重机高度限位机构是该装置必备的作业功能。无论采用哪种限位机构，只要该机构实用可靠、性价比高都将被市场所接受。

［1］标准轨距铁路机车车辆限界:GB146.1—1983［S］.

［2］起重机随车起重安全要求:GB/T26473—2011［S］.

［3］起重轨道平车:GB/T3194—2008［S］.

［4］宋慧京，高春雷.轨道随车起重机高度限制器的研制［J］.铁道建筑，1998(4):25-28.