不落轮镟床在地铁列车轮对镟修中的应用

周志勇

摘要：以西安地铁一号线的U2000-400M型数控不落轮镟床为例，介绍其结构、用途、主要功能、技术参数及安全防护措施。通过分析，可以看到该设备具有优良的性能和优良的人身安全防护措施，完全能够满足地铁车辆轮对的镟修任务，从而为各个地铁镟床的使用考察提供参考。

关键词：地铁；不落轮镟床；轮对；镟修

中图分类号U2 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0220-02

列车在运行过程中，车轮的轮缘、踏面与钢轨接触碰撞过程中会产生剥离、擦伤、变形等，从而在运行中产生震动和噪音，使乘客感到不舒服，未解决这种情况，需要对超过标准尺寸的车轮进行镟修，从而恢复尺寸。不落轮镟床作为地铁行业中的重要设备，肩负着镟修各种列车轮对、保障列车平稳运行的重要责任，从而给乘客的乘车旅途带来安稳和舒适。

1.设备结构

U2000-400M型数控不落轮镟床主要由机床立柱、横梁、轨道装置、轮对驱动装置、轴向压紧轮、轴箱下压装置、数控刀架装置、测量装置、液压装置、机床控制/操作装置、电气装置、铁屑处理装置、吸烟排尘装置等组成。

2.设备用途及主要功能

2.1设备用途

U2000-400M型数控不落轮镟床是车辆段与综合基地的配套设备。设备安置在西安地铁一号线车辆段运用库镟轮线地面以下基坑中，机床的活动轨/固定轨与车间地面固定轨道相连接。通过遥控公铁两用车牵引地铁列车，使待镟修的车辆轮对运行到机床上。数控不落轮镟床的主要功用有：1）在地铁列车整列编组不解列、转向架不落轮的条件下，对受损或擦伤的单个轮对踏面、轮缘进行镟削加工；2）可用于转向架上未分离的单个轮对进行镟修加工，或对已分解的单个轮对的踏面、轮缘进行镟修加工；3）可对工程车辆（如接触网作业车、内燃机车）在不落轮情况下，对单个轮对踏面、轮缘进行镟削加工。上述所有被加工轮对均带有外置式轴箱。

2.2设备主要功能

U2000 400M型不落轮镟设备具备以下功能：1）数控（CNC）加工及闭环控制功能；2）具有PLC程序控制功能；3）双滚轮支撑系统对加工轮对具有抬升/径向定位功能、摩擦驱动形成切削运动功能、摩擦驱动轮独立随动功能；4）被加工轮对的轴线位置在加工中固定不动，具有保持、锁定功能，保证定位精度；5）机床对被加工轮对轴向位置具有定置保持功能。轮对在机床上轴向定置后，数控系统控制机床刀具对轴向定置的轮对位置具有自动定心切削功能；6）具有多种车轮轮廓形状曲线的编程及存储功能；7）可测量轮对QR值及轮廓磨耗、轮对内侧距、轮缘厚度、轮缘高度、车轮直径等；8）控制系统有建议更正优化功能；9）轮对加工具有手动控制功能和全自动控制功能；10）具有数据存储和输出功能；11）机床的调整和校正功能；12）具有设备工况自动检测功能；13）具有故障的自动诊断功能；14）具有铁屑自动收集及碎屑、排送功能；15）具有切削加工时的集尘排烟功能，排放的气体符合相关标准；16）具有切削防滑控制功能，在切削打滑时能自动退刀或停机；17）完善的防误操作功能及报警显示功能；18）切削中断时机床具有自动退刀返回功能；19）具有自动润滑和无污染手动润滑功能；20）机床附属配套公铁两用牵引车，用于列车的遥控牵引和停车，使待镟削轮对在机床上轨向定位。

2.3设备的加工能力（生产率）

在每轮对全轮廓两次镟削的情况下，每班（8h工作制，利用率85%）加工量不少于12个轮对。

3.设备主要技术参数

1）加工范围参数。轨距：1435mm；踏面直径加工范围（Min～Max）：600mm～1100mm；轮对内侧距：1 353mm；轮对轴长范围：1 600～2 500mm；轮辋宽度范围（Min～Max）：90mm～145mm；双滚轮最大负载：》165kN。

2）切削参数。如图1所示。

4.设备安全与防护措施

4.1防误操作

U2000-400M型不落轮镟床的数控系统具有可连续实时监测和显示机床功能/动作的实际情况及报警显示的机能，具有完善的防误操作的功能。为保证人员和设备的安全，机床的每步操作都设定动作条件。当操作者发生误操作启动了不具备动作条件的操作时，机床自动拒绝执行该操作，立即显示未具备的动作条件并报警。机床控制系统可自动查找和分析事故原因，并在显示器上给予清楚的显示。当操作者补充满足了动作条件后，该操作才能执行。

4.2机床切削防滑

1）机床数控系统能够控制车轮和驱动轮的转速，并在加工过程中对它们的速度进行分析和比较。当车轮与驱动轮之间的摩擦粘着力不足，出现打滑（卡死）时，防滑装置中的电子系统可降低进给速度或自动退刀；2）防滑控制系统设备包括：机床驱动系统的旋转编码器，包含PLC机床控制系统计数卡；机床控制软件程序；3）车轮与驱动轮转速之间的允许差值可事先设定，编入计算机程序。U2000 400M型不落轮镟床的防滑控制装置反应时间为200ms；4）本设备对驱动滚轮和车轮之间的滑动量进行分级监控：分别为灯光报警级、自动退刀级、机床停车级三级。

4.3安全防护措施

U2000-400M型不落轮镟床具有下列主要安全防护措施：1）设有不少于5个紧急停机按钮，一个设置在操作者的旁边中央控制台上，一个设置在手持单元上，一个设置在电箱上，另两个分别设在机床的两侧；2）只要滑动轨处于非工作状态，滚轮支撑架就不会下降。一旦滚轮支撑架处于低位时，滑动轨就会闭合，以形成轨道的连续。只有当滑动轨处于连续的位置时，列车才能通行；3）机床设有透明网罩可阻止人员进入危险区域；在机床操作人员侧设置滑动门，将操作者与运动元件（驱动滚轮）隔离。电气接触器可控制机床滑动门的关闭和进行有效的锁定。在控制操作台上具有对操作人员可将机床的滑动门开启并进入工作区域的提示；4）当机床液压系统失效时，维持顶升轮对的装置保持位置24小时以上；5）使用测量装置时，车轮控制在最小转速；6）刀座的外形适宜于自然排屑，测量装置设置切屑保护；7）每一个基本动作由“起动”按钮来控制。只要前边的程序未完成，下一步程序就不会执行；8）具有避免手动误操作而造成机床混乱和人身事故的安全保护功能；9）声光报警显示；10）控制系统应能自动监控电气设备的工作，有出现异常的情况，控制系统能自动起保护作用；11）有关设备的漏电保护和绝缘电阻；12）电气设备的保护等级不低于IP54；13）机床与遥控公铁两用牵引车之间的互锁安全保护。

5.结论

通过多年以来该设备的使用情况来看，其各项功能稳定，安全性能可靠，操作控制简洁方便，该镟床多年运行后仍能保持良好的技术状态，其控制系统的准确性为地铁轮对镟修节省大量资金，并提高了轮对的使用寿命。