自动化立体仓库在铁路机务段的应用探讨

金　星

(郑州铁路局郑州机务段，河南 郑州　450000)



自动化立体仓库在铁路机务段的应用探讨

金星

(郑州铁路局郑州机务段，河南 郑州450000)

摘要：探讨郑州机务段与铁岭中科院合作设计的自动化立体仓库的结构、工作原理及设计缺陷，说明立体仓库在铁路检修系统的配件管理、文明化生产等方面的作用，根据实际情况制定安全使用规定，为铁路立体仓库的改进提出建议。

关键词：立体仓库；郑州机务段；应用

自动化立体仓库是一种高层货架，是能自动实现货物管理、存取的新型现代化仓库。它集机械、电气、土建、物流于一体，具有科技含量大、货物存取快、自动化程度高等特点，满足了现代社会对高效仓储设施的要求。立体仓库首先于20世纪50年代在美国产生与应用，之后在日本等国家得到迅速发展，现在已经得到广泛的应用。由于采用了计算机控制和管理技术，立体仓库的功能得到最大限度的发挥，能够快速实现货物的存取，还可以自动进行货物的库存分析和管理。郑州机务段经过前期充分的调查和了解，在可行性分析论证以后，决定和铁岭中科院合作设计一套立体仓库，开发适用于检修的立体货架操作系统，要求能对机车配件进行储存、保管及收发作业，解决内燃中修库房场地小、存放配件困难的问题，实现文明化生产。

1系统组成

系统包括货架、堆垛机、吊桥台车控制柜、立体仓库管理系统4个部分。货架是存储配件的主要部分，由结实的钢管构架而成，它充分利用库房的高度，分为东西2列，共46排，7层高架，可存储620件配件。操作系统为3级分布式计算机系统，即由管理级、监控级、执行级组成。管理级和监控级采用键盘操作，通过显示屏清晰显示操作步骤和作业状态，提供良好轻松的人-机操作界面。执行级接受监控级的命令，执行相应的操作。管理级主要由出入库计算机和打印机等组成，接受出入库计算机的操作命令。监控级接受管理级的命令，将命令分解到每个执行级的设备上，通过串口发给相应的堆垛机和其它周边设备，并监视各个执行设备的运行状态。执行级由堆垛机、吊桥台车控制柜和出入库台车组成，接受监控级的操作指令，执行相应的操作。堆垛机由可编程序控制器(PLC)、高性能变频调速器和各种检测装置组成，既可手动操作又可联机操作。堆垛机与监控级之间采用红外光通讯装置，实现全双工(RS422)通讯。吊桥台车控制柜与监控级之间采用全双工(RS422)通讯。出入库台车和吊桥台车控制柜由可编程序控制器控制，可编程序控制器直接与监控级相连。

2堆垛机工作原理

堆垛机是整个系统最主要的执行机构，它也是出入库操作能否准确执行的关键。工作过程如下。

(1)上电步骤。首先将控制室电源转接盒内的总电源、吊桥台车控制柜电源和出入库计算机电源闭合，待计算机进入立体仓库管理系统操作界面后，将堆垛机控制面板电源开关扳向“开”的一侧，然后吊桥台车控制柜操作面板开关扳向“开”的一侧，堆垛机控制面板电源指示灯和吊桥台车控制柜操作面板电源指示灯点亮，上电完毕。

(2)工作方式。堆垛机共有5种工作方式，分别为遥控、自动、半自动、手动和应急状态工作方式。

遥控工作方式。该方式为系统默认的工作方式，通常情况下堆垛机上电后即在该种工作方式下，接受监控级下发的各种指令执行相应的动作。当计算机退出立体仓库管理系统操作界面后，堆垛机不能继续保持在该种方式下；若要重新进入该工作方式，需计算机进入立体仓库管理系统操作界面，堆垛机断电10秒后上电，系统才能重新进入该工作方式。

自动工作方式。在该方式下可完成一个完整的入库或出库任务。通过堆垛机控制面板“操作方式”框内的自动键来选择，待自动指示灯点亮后，系统即进入自动工作方式。通过键入相应的指令，可使堆垛机完成一个完整的入库或出库任务。比如，若想使堆垛机完成一个入库操作，将货物送到第1列、第8排、第6层，在自动工作方式下，依次选择出入库位置框内的“入口”，数据键1、8、6，自动键框内的入键，最后是执行键，堆垛机即可执行相应的动作，完成一个入库的操作，将货物送到指定位置。如想使堆垛机完成一个出库操作，将货物从第1列、第8排、第6层取出，在自动工作方式下，依次选择入库位置框内的“出口”，数据键1、8、6，自动键框内的出键，最后是执行键，堆垛机即可执行相应的动作，完成一个出库操作。当有紧急状况时，操作者可将堆垛机控制面板上的急停开关按下，断掉堆垛机的电源。当需要通过吊桥时，应先将吊桥升起。

手动工作方式。通过操作面板“操作方式”框内的手动键来选择，待手动指示灯点亮后，系统即进入手动工作方式。在该工作方式下，堆垛机控制面板上的手动键框内的相应键可使堆垛机执行相应的动作。通过键入相应的指令，可控制堆垛机向前后上下方向，叉车向左或向右方向运动。在手动工作方式下堆垛机的运动有低速和高速两种速度。在向下与向上键之间有一高速控制键，可使堆垛机在高速与低速键之间转换。向左与向右键之间也有一个高速键，可以实现货叉伸出时在高速与低速之间的转换。当有紧急状况时，操作者可将堆垛机控制面板上的急停开关按下，断掉堆垛机的电源。

应急状态工作方式。该工作方式与手动工作方式的操作基本相同，唯一的区别就是在这种工作方式下堆垛机只有一种运动速度。将堆垛机控制柜柜门打开，按下CPU板柜外的应急开关，系统即工作在应急状态工作方式。在选择其他操作方式前，必须将CPU板柜外的应急开关旋开，否则易发生意外。

(3)下电步骤。首先将吊桥台车控制柜操作面板电源指示灯熄灭，再将控制室电源转接盒内的总电源、吊桥台车控制柜电源和计算机电源断开，下电过程完毕。

3吊桥台车控制柜工作原理

吊桥台车控制柜有3种工作方式，分别为自动、手动和应急状态工作方式。

(1)自动工作方式是吊桥台车控制柜默认的工作方式。通常情况下吊桥台车控制柜上电后即在该种方式下，台车接受监控级下发的指令执行相应的动作。吊桥的升降需人工操作按键来申请，待监控级允许后方可执行升放吊桥动作。执行入库任务时，当台车上托盘货物摆好时，需按确认键，才可继续执行入库任务。如要转为手动工作方式，通过按手动键来申请，待监控级同意后转为手动工作方式。

(2)手动工作方式。通过吊桥台车控制柜面板的手动键来申请，待监控级同意后转为手动工作方式。在手动方式下台车的左移右移需通过相应的按键来实现，吊桥的升降仍需先按键申请，待监控级允许后方可执行升放吊桥动作。如要转为自动工作方式，通过吊桥台车控制柜的自动键来申请，待监控级同意后转为自动工作方式。注意：当堆垛机工作在非遥控工作方式时，吊桥台车控制柜必须工作在手动工作方式。

(3)应急状态工作方式。同时按下吊桥台车控制柜操作面板的台车左移键和右移键时，待手动指示灯和自动指示灯同时点亮后，吊桥台车控制柜转为应急状态工作方式。在该工作方式下台车的左移和右移需通过吊桥台车控制柜操作面板的相应键来实现，吊桥的升降也需通过吊桥台车控制柜操作面板的按键来实现。若要转变工作方式，必须通过将吊桥台车控制柜断电后再重新上电的方法来实现。

4安全作业规定

本系统存储的配件数量较多，重量较大，不稳定因素复杂，为避免发生安全问题，根据系统本身特点和车间场地情况，制定了设备安全使用规定。主要包括：一是在使用本系统前，要检查巷道内是否有异物，以防止损坏堆垛机。二是巷道内不能站人，以免造成伤害。三是使用过程中切勿私自打开堆垛机控制柜和吊桥台车控制柜的柜门，以免触电。四是当堆垛机叉车载货升起时，人不要站在下面观望，以免造成伤害。五是当吊桥升起时，人不要站在下面，以免造成伤害。六是当吊桥落下时，请检查吊桥下是否有异物，以避免伤害。如有异物，由于程序的设计，吊桥无法触碰接触开关造成无法落桥。七是不要随意变更传感器和行程开关的位置，防止意外。八是当工作结束后，一定要关掉总电源，以免发生意外。

5结语

郑州机务段使用立体仓库已经多年，运行情况是比较理想的。但自2013年以来在使用中遇到了一些技术和维修资金等方面的问题，导致立体仓库的使用率急速下降。造成这种情况的主要原因有以下几点：一是当时由于场地的限制，立体仓库的货架只能设置在台车检修库与中修主库之间，还在此处设置了吊桥，每当堆垛机进行工作时，吊桥必须升起保持巷道畅通，但两库之间的大型配件的转移只能在立体库作业结束后方可进行；或者立体仓库的存储作业只能在大型配件转移结束后进行，严重制约了生产组织和生产进度。二是由于立体仓库设置在生产任务非常繁忙的中修主库，机车解体组装时的作业多，天车作业的时间较长，天车操作者不能及时完成立体仓库配件的吊装任务，造成立体仓库的作业只能根据生产需要，由操作者利用休息时间完成作业，严重影响了立体仓库配件的使用。三是立体仓库的传感器与行程开关属于精密部件，对于环境的洁净程度要求较高，日常需要运行在全封闭的空间内；但当时由于资金的限制，未及时完成立体仓库的全封闭，造成库房内的灰尘对传感器的影响非常大，经常出现定位错误，无法顺利完成配件出入库作业，影响了立体仓库的正常使用。四是在经过10年使用以后，立体仓库与其它设备一样，需要资金来进行必要的检查与维护，但是由于费用较高，郑州机务段未及时提供足额的资金，造成立体仓库的正常作业都难以完成，最终不得不减少立体仓库的使用，使立体仓库的作用逐年下降。建议针对立体仓库进行现代化技术改造，采取密闭空间、红外线定位、自动化识别、配件履历自动输入等措施，这将大大提升寸土寸金的郑州机务段南检修车间的生产效率，使车间配件的管理工作有一个质的飞跃。

参考文献

[1]黄静云.自动化立体仓库设计[M].北京：机械工业出版社，2004，8.

[2]黄静云.自动化立体仓库一本通[M].北京：中国财富出版社，2010，11.

[责任编辑：赵伟]

收稿日期：2016 - 01 - 10

作者简介：金星(1975—)，女，河南郑州人，郑州铁路局郑州机务段助理工程师。

中图分类号:U270.4

文献标志码:B

文章编号：1008-6811(2016)02-0041-03

The Application of Tridimensional Warehouse in Zhengzhou Locomotive Depot

JIN Xing

(South Maintenance Workshop of Zhengzhou Locomotive Depot, Zhengzhou 450000, China)

Abstract:This paper describes the structure, working principle, operation methods and design faults of automated tridimensional warehouse developed by Zhengzhou Locomotive Depot and Chinese Academy of Sciences (Tieling Branch), and affirms its function in the management of accessories and its advantages in automatic warehousing operation. Meanwhile, this paper also introduces the safety instructions and improving measures of the warehouse.

Key words:tridimensional warehouse; Zhengzhou Locomotive Depot; application