关于移动式架车机在轨道交通行业的应用

邹秀伟 王鹏

摘 要：本文是介绍一种多组移动式架车机同步控制系统，其围绕西门子公司生产的S7-300系列产品中以双控PLC结构作为核心进行控制。主要把PLC基本的控制原理进行阐述，对采用的多组同步控制系统方案进行讲解。

关键词：PLC；同步控制系统；移动式架车机

1.课题的提出

在目前国内的城市轨道交通系统专用检修设备中，多组移动式架车机的应用是必不可少的，其主要用途为将检修电客车和抢险工程车的车体上升到一定的高度，便于将转向架总成分解和维修的专用检修设备。

每台移动式架车机主要由机架、承载机构、托头及传动机构、走行机构以及架车机支座组成。此设备用于多节车厢在连挂状态进行下架车作业，以便进行转向架的维修、更换作业。

在架车作业过程中，由于电客车每节车厢结构不同，重量分布不绝对平衡，因此，导致每台架车机上升及下降速度不同，造成架车机的升降高度可能不一致，当架车机高度相差一定值时，会造成电客车车体破坏性的车体变形，甚至当高度差下相差较大时，有可能造成电车整体倾翻的危险。因此，各台架车机能否同步运行就成为一个非常重要的问题。

2.工艺要求

为保证架车机在运转中能够安全同步作业，架车机应采取机同步控制系统，该装置应具有实时高度数据显示、出现高度偏差自动调整、高度超出设置限位自动停机保护等功能。当架车机同步控制作业时，其中任意两点高程偏到差到达5 mm时，系统根据实时高度数据进行自动调整；当任意两台高度偏差到达7mm时，系统立即停机保护并报警。

3.系统硬件构成

移动架车机的控制系统主要由电气硬件和软件系统组成。硬件主要包括主控柜、单体控制箱和执行电气设备；软件系统主要包括人机界面组态和PLC控制程序等组成。

人机界面采用西门子组态软件编程，PLC通过数字量输入模块采集传感器及按钮的反馈信号，再通过CPU模块逻辑运算，并将主控PLC、监控PLC的各种控制参数和状态参数、联控升降、车辆支撑状态显示、架车机当前高度位置显示、操作信息提示、高度偏差以及故障信息等传输给HMI触摸屏并显示。

控制系统采用主控和监控双PLC结构， 控PLC和监控PLC均采用西门子S7 300系列产品，并采用了安全继电器以提高系统的安全性和可靠性。其中主控PLC主要负责设备功能选择以及同步作业的逻辑控制；监控PLC负责各个设备的动作授权、限位状态以及同步状态的监控等功能。每台PLC不仅运行自己控制程序，还通过通讯方式进行相互监控，如果其中一台PLC运行状态不正常，系统将停机保护并报警。

4.安全性

移动架车机的安全性设计不仅考虑了人、车辆安全，还考虑了设备安全方面。

4. 1对人员的安全保护

（1）设备设有声光警示信号，符合起重技术安全规范。

（2）设备升降电机、单体控制箱以及控制台外壳都设置可靠的接地。

（3）设置安全标识，引起作业人员注意。

4.2对车辆的安全保护

（1）设备具有同步控制及失步保护，防止对车辆造成损坏

（2）双螺母系统、承载螺母磨损监控及梯形自锁螺纹

（3）防止操作过程的危险情况，设有人工监护功能

（4）预防突发性危险，单体控制均设置急停功能

（5）设置限位开关，确保车辆举升位置正确，为防止设备超出设定的行程范围，一旦工作限位失灵，安全限位将起作用。

（6）电机采用断电制动电机，确保在任何位置均可安全停机并保持锁定。

4. 3对架车设备的保护

（1）障碍物保护：为防止架车单元下降过程中卡住而损坏设备机械结构，在架车机单体承载螺母上安装障碍物检测开关，当系统监测到单体遇到障碍物卡住时，控制系统检测到障碍物探测开关信号，会立即停机保护。

（2）电机保护：对电机进行短路、缺相和过载保护，防止对电机造成一定程度的损坏。

5.结束语

经过反复的试验以及现场实际使用，证明了同步控制系统的移动式架车机具有安全可靠性和技术先进性。实践验证了架车机同步控制系统具有使用稳定、人机界面直观实用、维护便利、操作简单等优点。

参考文献：

[1]张运刚.从入门到精通西门子S7-300/400PLC技术与应用[M].北京：人民邮电出版社

[2]深入浅出西门子WINCC flexible 2008

[3]廖常初. S7-300/400 PLC应用技术 机械工业出版社

[4]中華人民共和国铁道部标准（TB/T 1686-2000）

作者简介：

邹秀伟（1988-），男，辽宁朝阳人，专业：电气自动化技术，研究方向：电气维护。

王鹏（1987-），男，河北泊头人，专业：电气工程及其自动化、研究方向：电气维护。