翻车机防车皮倾倒及拉杆伸出检测装置研制

孟祥帅

（秦皇岛港股份有限公司第二港务分公司，河北秦皇岛 066003）

0 引言

铁路运煤专用敞车车皮之间通过一组圆钩和方钩连接，采用这种方式连接的车皮两端可实现自由转动，卸车作业无需解列操作。如果车钩反位，翻车机卸车作业前必须执行车钩解列操作。虽然针对反位车钩存在多种检测方法，但仍然会出现漏查情况，一旦漏查，将会出现扭断车钩、车皮掉道等重大事故，严重影响卸车效率。

运煤敞车车皮内部有3 组支撑拉杆，部分铰接失效的拉杆，经翻车机卸车作业，会以竖直或其他状态伸出到车皮外侧，驶出翻车机后，无法实现自动复位。外伸的拉杆在车皮行驶过程中会对铁路沿线栈桥、线缆等附属设施造成刮蹭伤害，尤其是过长拉杆在行驶过程中掉落，搭接到铁路高压线，将会造成重大安全事故，严重影响运输效率。因此，亟需一套针对以上两个问题的安全检测装置。检测装置要同时具有两个检测功能：①车钩反位的车皮，在翻车初始，车皮发生倾倒阶段，即可发现并报警，暂停翻卸作业，防止车钩随翻转扭断；②有拉杆伸出的车皮驶出翻车机平台时，检测装置可发现并报警。

1 方案制定

检测装置动作检测点选择为发现异常动作最为显著的位置：翻车机出口第一节空车车皮上沿，翻车机倾翻侧靠近翻车机重车与空车车钩较近的位置。该位置为故障发生的最初阶段，及时发现可避免事故的发生。位置选择有以下两个关键原因：①翻车机入口位置发生摆动短轨刮蹭车皮或车钩死钩时，因为入口地面重车重量较大，不会随异常状况出现车皮倾倒现象，将直接造成翻车机驱动电机过载报警或钩头扭断，因此车皮倾倒只会发生在出口第一节空车位置；②拉杆外伸为翻车导致，非倾翻侧伸出的拉杆随翻转过程会随重力落回车皮内部，因此，翻车结束后，外伸的拉杆多存在于车皮的倾翻侧，在车皮驶出平台后，可以在翻车机出口车皮倾翻侧检测拉杆伸出情况。

车皮倾倒时，车皮出现倾角，车皮最上沿位置产生位移量最大，检测装置在此位置设置与车皮平行的倾倒检测板，车皮碰触检测板，检测板带动连杆机构发生摆动，车皮倾倒发生的位移量将导致连杆机构末端磁性限位开关断开，实现检测功能，降低发生位移位置的高度，同时放大位移量，保证检测的便利性和灵敏性。

拉杆外伸驶出时，检测装置在高出车皮顶部的位置设置一水平检测臂，该检测臂伸入车皮内部一定距离，保证拉杆以竖直或其他状态伸出时均可被检测臂检测到。拉杆碰撞到时检测臂后，检测臂发生扭转，带动与检测臂装配在一起的连杆机构发生扭转，磁性限位开关断开，实现检测功能。

将以上两个动作检测机构合理结合到一起，无论发生哪一种异常动作，均可实现通信报警。

2 主要技术内容

检测装置设计如图1 所示，主要包括检测臂、连杆、中间杆、接近开关、支撑以及底杆等6 个部分。工作原理：通过检测臂检测车皮倾倒与拉杆伸出动作，连杆机构带动接近开关通断，实现检测动作。

图1 检测装置

检测装置实现检测功能如图2 所示。倾倒检测板检测车皮倾倒动作，通过转轴与检测臂上臂连接，可以实现灵活转动，车皮倾倒的核心部件为检测臂，主要由倾倒检测板和扭转机构组成后，与其接触，带动与其螺纹连接的连杆机构摆动，实现连杆下端的接近开关中断，通信报警，实现检测功能；检测板安装位置与车皮最外侧平行距离为100 mm，C80 车皮高度为3793 mm，当车皮倾倒角度超过2°时，即可碰触到倾倒检测板，实现检测功能。扭转机构圆管内部设计安装两盘密封型6209 轴承，可以实现检测臂被外伸拉杆碰撞后自由转动；扭转机构上侧扭簧与止挡用来对正常状态下的检测臂加力定位，防止其在自由状态下摆动，当检测外伸拉杆动作结束后，扭簧机构可以实现检测臂自动复位到止挡位置；检测臂深入车皮内部300 mm，可以保证车皮外伸拉杆充分被检测到，并且较车皮上沿高出150 mm，与翻车机压车梁压爪升起后高度基本一致，可有效检测经过翻车机端环与压车梁压爪碰撞后，仍然外伸的拉杆；当拉杆碰触到检测臂，检测臂扭转，带动连杆机构扭转，造成连杆下端的接近开关中断。

图2 检测臂结构

磁性限位接近开关安装方式如图3 所示，其安装位置距离地面仅1500 mm，便于工作人员检查调整。使用中要求最后一段连杆转动灵活，但不可左右摆动。连杆搭接在连杆支撑圆钢上，当上端连杆被检测臂带动产生上下或周向轻微动作时，连杆会自动从支撑圆钢上脱落，接近开关中断，通信报警。

图3 接近开关安装方式

3 技术要点及创新点

3.1 技术要点

（1）动作检测点位置较高，要求装置整体结构必须稳定，地角要求固定可靠，要求底杆、中间杆、检测臂三者之间联接可靠，结构稳定。安装完成后，应选择合适位置点对整体结构进行支撑加固。

（2）检测臂位置高度选择要合理，要求检测板尽可能靠近车皮，并且不被车皮辅件刮蹭。检测臂深入车皮内部位置要合理，深入过多，将增加检测臂重量，反之，将无法充分检测拉杆状态。

（3）扭转机构内部轴承选择免润滑深沟球轴承，扭簧复位装置要求扭簧复位力要合理选择，保证检测臂发生扭转后可自由回位，并且不会对止挡产生较大的碰撞力。

（4）连杆机构设计要合理，要求在连杆发生运动的轨迹范围内，选择合理位置进行限制，防止连杆动作对周围人或物造成伤害。

3.2 创新点

采用同一磁性限位接近开关实现两个检测动作，核心部件检测臂，将单臂摆动机构、扭簧复位机构和连杆机构三种动作形式有效结合，放大故障动作，完善了翻车机安全保护检测系统。

4 应用情况

翻车机防车皮倾倒及拉杆伸出检测装置研制完成后，自2016 年6 月安装在秦皇岛港煤一期、煤二期翻车机，运行状态良好，没有出现误报与漏报的情况。据数据统计，检测装置运行至今，5 台翻车机作业线无车皮倾倒事故，发现出口车皮发生倾倒现象5 次，装置报警后停止作业，重新进行定位翻车作业；统计2019 年全年期间，5 台翻车机出口检测出外伸拉杆43 根，现场司机及时进行处理，大秦铁路部门无外伸拉杆干扰铁路线问题的反馈。因此，本装置可推广应用于使用翻车机翻卸作业的各

种场合，完善翻车机安全作业检测系统。

5 对推动科技进步和提高市场竞争力的作用

翻车机防车皮倾倒及拉杆伸出检测装置的应用，进一步完善了翻车机安全作业检测系统，解决了因铁路部门调度排车错误产生反位车钩后，卸车部门错误翻卸发生扭断钩头的问题，减轻了翻车作业中检查反位车钩的工作压力，提高了卸车部门的卸车效率，避免了故障赔偿，提高了港口卸车作业的竞争力。铁路敞车在使用过程中，支撑拉杆铰接失效状况不可避免，装置及时检测外伸拉杆，保护了铁路沿线设施，尤其是避免了拉杆损坏铁路高压线造成的安全事故，降低了铁路设备故障率，提高了铁路的运输效率，优化了卸车企业服务质量，提高了卸车企业与铁路部门的协作关系。