TRIZ理论在翻车机轨道对准装置改造方面的应用

孙哲

摘 要：为了提高翻车机系统的安全性，保证翻车机系统的安全、经济运行，必须要保证翻车机轨道错位能被准确地检测出来。对翻车机轨道对准装置目前存在的问题及原因进行分析，并提出改进方案。

关键词：TRIZ理论；翻车机轨道；对准装置；技术矛盾

中图分类号：TH237.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.092

1 翻车机轨道对准装置概述

莱城电厂翻车机系统所处环境恶劣，灰尘多、翻车机系统动作频繁，外加每节车皮的重量不一致、翻车机刹车片磨损等诸多原因导致翻车机回返后偶尔会发生轨道错位现象。如果此时控制系统检测不到错轨信号，拨车机会继续向翻车机本体上牵车，并从翻车机本体内牵出空车，这样就会发生车皮脱轨的重大安全事故。为提高翻车机系统的安全性，保证翻车机系统的安全、经济运行，必须要保证翻车机轨道错位能被准确地检测出来。

2 翻车机轨道对准装置存在的问题及原因

2.1 翻车机轨道对准装置存在的问题

莱城电厂翻车机轨道对准信号由两套检测系统，即翻车机主令控制器中的零位信号和安装在翻车机本体上的零位感应探头。为了能使翻车机在返回时准确停车，逻辑中两个零位信号采用“或”逻辑，即当任一个开关信号到来时，控制系统都会发出停车指令驱动制动器动作。在拨车机判断翻车机零位轨道是否对准时，使用这两个信号的“与”逻辑。而主令控制器的零位开关为旋转凸轮式机械开关，当翻车机未到零位时，零位信号不会发出。当翻车机回返到零位时，触点闭合，信号发出。当翻车机回翻过位时，由于主令控制器的机械结构决定其触点还是闭合的，翻车机零位信号仍然存在。

2.2 原因分析

当翻车机正翻后再回翻时，靠主令开关和轨道对准开关检测轨道位置，主令开关因其特殊的单向性结构只能保证在不到位时发出报警信号，一旦回翻过位，无法向拨车机发出报警信号，而轨道对准因其是感应开关，所以误差较大，导致有时无法判断翻车机轨道的准确位置，有可能造成车皮脱轨，属于重大安全隐患。经以上分析研究不难发现，主令开关的结构单向性和轨道对准开关感应面积大、误差大，是极易发生车皮脱轨事故的主要原因。

3 技术矛盾分析

3.1 确定矛盾的工程参数

一方面，要提高翻车机系统停止后轨道对准的可靠性，就要增大探头的感应面积，但如果探头感应面积过大，翻车机每次停止位置的精确性降低，轨道就有可能已经错位；另一方面，更换较小的探头，使感应面积变小，精确度变高，提高信号误报的概率，轨道错位就会较小，不影响运行，但有时候会感应不到，可靠性变低，影响卸车效率。翻车机轨道对准装置故障及分析如表1所示。

根据39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵分析，本案例中，有两项工程参数在改善和恶化。需要改善的参数是NO.27——可靠性，即提高翻车机系统停止后轨道对准检测信号的可靠性；恶化的参数是NO.5——运动物体的面积，要提高翻车机系统轨道对准检测信号的可靠性，就要增大轨道对准开关感应面积。但是感应面积增大后，测量精度变差，误差增大；感应面积变小，测量精确度提高，但可靠性变低。

根据39个工程参数及阿奇舒勒矛盾矩阵得到4条原理提示，即NO.17——一维变多维，NO.10——预先作用，NO.14——曲面化，NO.16——不足和超额行动。

分析以上4条发明原理，对翻车机轨道对准检测系统改进的问题求解如下。

NO.17（一维变多维）：一个探头变成两个探头（行程开关）；NO.10（预先作用）：提高感应灵敏度，设置预先警报；NO.14（曲面化）：将感应块由方形改为圆弧形；NO.16（不足和超额行动）：增大感应探头滑块的运动半径，放大轨道偏差。

4 改进方案

根据发明原理提示，经过工作组成员的讨论和可行性研究及技术论证，计算成本收益和投入产出，现给出以下解决方案。

在翻车机侧面增加一套侧面检测轨道对准系统，增大感应探头滑块的运动半径，放大轨道偏差。轨道错开的距离实际上就是以翻车机为圆，以错开角度为圆心角，以轨道到翻车机圆心的距离为半径时所对应的弧长。

我们将新的轨道检测系统安装在翻车机侧面外圈，碰触行程开关的滑块到翻车机圆心的距离为R，当翻车机错位角度为n时，滑块错位的距离为nπR/180.因为我们行程开关滑块所安装位置到翻车机圆心的距离R远远大于轨道到翻车机圆心的距离r，所以就实现了放大轨道偏差的效果，可以使检测系统轻易检测到轨道不对准的状态。实际轨道距离翻车机中心圆点的半径为0.7 m，滑块到距离翻车机中心圆点的半径为3 m。

除了增大感应探头滑块的运动半径这一解决方法外，还可通过以下几个方法解决翻车机轨道对准装置存在的问题：①提高监测精度，同时，使用两个带滚轮的伸缩行程开关，它们之间的距离可调，由此使监测精度可调。②感应滑块由方形感应式改为弧面接触式，滑块没有同时碰到两个开关则信号均发出。③新增翻车机轨道对准逻辑判断。新增加轨道对准系统检测信号不干扰原来的翻车机轨道对准逻辑，只添加在拨车机牵车逻辑中，用来增加一套判断，增加系统的安全性。

5 拟实现目标

根据TRIZ矛盾矩阵进行分析得出的4条发明原理，对翻车机轨道对准检测系统进行技术改进。改进中，需重点检查多次倾翻翻车机，逻辑中信号通断情况是否正确；多次倾翻翻车机，在轨道不对位时，开关灵敏度是否合格；在轨道不对位时，拨车机是否能够牵车这几个问题。

6 TRIZ创新效果

自莱城电厂翻车机系统投产以来，已经发生过三次因轨道错轨而导致的车皮脱轨事故，每次直接经济损失就达30万元以上。改造后，大大提高了翻车机轨道对准装置的可靠性，减少了车皮脱轨事故的发生，降低了莱城电厂的经济损失。

〔编辑：王霞〕

Abstract： In order to improve the safety of car dumper system， guarantee of car dumper system security， economic operation， we must to ensure that the car dumper rail misalignment can be detected accurately. Analyze the problems and reasons of the dumper track alignment device at present， and put forward the improvement plan.

Key words： TRIZ； dumper track； alignment device； technical contradiction