设备列车（精选8篇）
设备列车 篇1
1 概述
随着国内动车组运用量的不断提高, 传统的车辆重量平衡测量设备难以满足需要, 该型动态测量设备可以做到动车组整列不解编、不停车的重量平衡测量, 具有极高的试验效率, 且具有少维护、高精度、低造价等特点。
2 基本结构和工作原理
列车动态重量平衡测量设备是一种满足适应动车组检修过程中对轮重进行检测的设备, 分为检测平台和操作平台, 由机械承载部分、高精度传感器总成、高速数据采集模块、数据处理判别软件和标定设备五大模块及附属结构组成。总体结构分别如图所示, 其中, 接线盒以下部分除标定设备属于检测平台, 以上部分属于操作平台。轮重仪的基础称重平台, 采用铁路轨道结构基础的短轨结构型式设计。检测时计算机采集所测转向架四个车轮施加到两侧短轨式传感器的压力, 分别测出每个车轮载荷、再根据采集到的波形和轨迹, 利用相应计算方法, 计算出轮重、轴重、转向架重、整车重、以及轮重差等数据。并将数据储存到终端数据库, 轮重控制系统可对终端数据库中的信息进行处理, 完成阶段统计、制表、打印、超限报警等功能, 并可通过动车基地信息化管理系统接口上传数据。维修人员可根据检测数据, 对车辆的偏载情况直接进行纠偏调整。
轮重仪检测平台轨道结构要求保持原轨道的强度和平顺度, 并且作为长期稳定工作的检测设备, 需保持检测平台所在轨道结构的长期稳定性, 以保证测量数据可靠。因此, 轮重仪在检测平台采用刚性轨道结构。
为了安装时不受限制, 动静态传感器设计适合于各种刚性轨道结构, 但这并不意味着传感器总成可以随意安装, 需在原刚性轨道结构的基础上做进一步的设计, 在轨道结构按照传感器总成格式设计完毕后, 相对传感器总成就是透明的。现有动静态轮重仪轨道结构有整体道床和轨道桥两种。
刚性轨道结构的长度及平整度对列车重量偏移影响很大, 且线路的平直误差对列车前后车辆的重量转移及轮重检测精度造成极大的影响。经过试验确定, 单辆车静态轮重检测仪的刚性轨道结构不能低于一节车的长度, 考虑作业方便最好安放在室内;整列动态轮重检测仪刚性轨道结构长度不低于3节车长度, 考虑作业方便应将其放放置于维修库门口, 其轨面高度差及方向差应在1mm之内, 轨距符合技规。
刚性轨道结构里应预埋用来安装传感器总成的传感器总成安装平台, 其是加强钢筋编织成一定强度的花梁, 它不但能大大方便传感器的安装和横向及纵向调整, 还能增强传感器总成及轨道的纵向强度。
3 传感器总成
在设计中把一定长度的轨道用等长度的传感器代替。采用高精度的传感器, 用剪力测量的方法, 测取轮对对钢轨的垂向力, 并采取全桥式的检测电路和补偿电路;采集完整连续电信号。
动态检测平台工作中检测每个动车转向架4个车轮的轮重, 使用了由4只专用动态传感器。通过动态传感器的长度和位置的设计, 保证兼容目前路内使用的所有动车转向架。整列动态检测平台适合各种型号动车组动态称重。
传感器总成由测力部件和固定构造两部分组成。固定构造用来固定传感器总成, 与传感器总成安装平台由高强度螺栓硬性连接。传感器总成测力部件呈“工”字型, 测力单元以中线为对称轴分布在下部两侧, 如图1所示。
动车轮重检测仪要精确地测量轮重, 最合理的方法是每个车轮都有独立的测量区, 如采用梁结构就必须有限位机构, 不但调试复杂而且容易造成测量误差。短轨传感器就是把传感器总成设计成一个短轨结构, 其顶部结构与钢轨完全一致, 列车可以安全通过, 同时短轨传感器可以有效长度内准确测得轮载信号。从图中可以看到轮载在传感器总成全长的范围内部都能测到轮载。此传感器总成是直接安装, 不需要任何限位机构, 结构简单、安装方便, 也避免由限位装置产生的误差。在传感器的具体设计中, 必须从弹性体的受力区设计中和信号桥路设计中巧妙的布置, 使其消除垂直力以外的其它力干扰, 如水平力。水平力使列车运行时轨道经常发生的, 本传感器总成采用左右串联的方法组桥, 使水平力产生的信号相互抵消。纵向力也是经常出现的, 甚至在列车没有通过时也会产生轨道的纵向力, 本传感器组成垂直力信号 (轮载) 也因采用主拉主压应变相互抵消的方法, 免受纵向力的干扰。可见, 传感器总成采用了一系列的措施, 避免了水平力、纵向力等其它力的干扰, 能直接安装载安装平台上。
4 数据采集模块和软件
数据采集模块包括信号放大电路、滤波电路、模数变换器及可编程接口电路, 其将模拟信号放大并经滤波器预处理, 变成带限信号, 再经A/D转换成为数字信号, 最后送入数字计算机完成信号处理。
数据采集模块均采用4通道, 根据检测区传感器总成的个数不同, 分布的数目也不相同。动态轮重检测仪检测区只有4支动态传感器, 数据采集模块仅需一块就能满足应用。
数据处理判别软件根据使用方式不同分为检测程序和结果查询程序, 前者在采集数据、处理数据、显示数据的时候应用, 后者则是查询数据、打印数据和录入信息时使用。
5 标定设备
为了让轮重仪长期稳定可靠地工作, 需要每隔一定时间 (一年) 对轮重仪进行一次标定。因为被检测的是轮对重量, 一个点状或线状工装很难构成稳定结构, 无法直接用砝码进行校验, 使用专用校准装置对轮重检测仪进行校准。
静态轮重仪采用0.01%高精度标准测力仪进行标定;动态轮重仪标定设备, 采用踏面有突起的车轮及万能转向轴的专用标定车, 其左右前后各车轮重量分配始终保持稳定。
静态标定时, 先在传感器总成边上预留的标定工装孔上安装好标定支架。然后把下托扣在传感器上, 分别把下盘、对比仪及上盘 (已用定位栓固定) 放在其上, 并对位;放上加力顶、受力盘, 用支架螺栓紧固;标定时根据计划手动压液压泵压把加压, 直到对比仪达读数到预定重量值;操作台显示界面自动将对比仪的数据同传感器测量出来的结果进行对比, 待数据稳定后为一个标定结果。取不同值均反复几次, 便能通过求平均值得的出标定参数, 修改后, 即完成静态轮重仪的标定。
动态轮重仪标定专用设备是误差精度在1‰之内的标定砝码车来动态标定动态传感器。用标定砝码车在每台动态轮重仪检测平台上往返检测数次, 取各次检测结果的平均值, 修改传感器静态参数, 完成对动态轮重仪的动态标定。动态轮重仪自身的误差精度在1‰之内。
至此, 完成了对动态轮重仪的动态标定。
摘要：本文简单介绍了列车动态重量平衡测量设备的主要功能、机械结构、电气结构、工作原理和校准等。
关键词：列车,重量,设备
参考文献
[1]郁有文.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2001.
[2]范晶彦.传感器与检测技术应用[M].北京:机械工业出版社, 2005.
设备列车 篇2
一、事故概况及经过
1978年1月24日12时39分，昆明铁路局在昆河线平街子至狗街子之间，76公里190米处，发生了401次旅客列车与4422次货物列车正面冲突事故。死亡8人, 重伤13人，轻伤64人，机车报废1台、大破1台，邮政行李车报废1辆，货车小破2辆，直接经济损失260000多元。
是日11时17分，该局狗街子站值班员钟某与羊街子站值班员刘某，办理4422次货物列车闭塞，在区间卸轨。在调度电话中断的情况下，狗街于站值班员问当时在运转室的宜良车务段业务室安全技术员吴某：“调度电话叫不出来，怎么办?”吴回答：“向羊街子站办通话”。钟即向羊街予站通话，羊街子站答复一号。钟便自填调度命令，令该次车卸后于12时20分到达羊街子站。但4422次未按规定时间运行至羊街子站。当401次列车到达羊街子站后，12时28分向狗街子站办理闭塞时，狗街子站值班员钟某口头表示要通知4422次列车退回狗街子，再开401次列车。当时4422次列车仍停在信号机外的区间卸轨，钟未确认4422列车是否退回该站，就非法强行取消闭塞(拉事故按纽)，给401次列车办理了闭塞。办理闭塞后，钟某出运转室，发现4422次列车已开往前方站，钟即用闭塞电话找羊街子站说4422次列车已开走，此时401次列车已于13时32分由羊街子站发车。两列车行至76公里190米处，发生正面冲突。
二、事故原因分析
1．该局狗街子站值班员钟某在办理接401次列车闭塞手续的同时，曾要扳道员去站外口头通知4422次列车退回狗街子站。4422次列车司机蒋某强调以书面命令为准，口头通知无效，卸后即往羊街子方向运行；羊街子站值班员刘某，认为闭塞手续已办，未进一步核实4422次列车是否退回狗街子站，于12时32分将401次列车放行开入区间。该区间弯道多，了望条件不好，当两列车司机发现对面有车开来时，均采取非常制动，但已无效。
2．调度电话中断原因是：当天工程四段在十里村至开远间施工砍树，将调度线砸断，以致调度不能正常指挥。
三、对事故责任者的处理
设备列车 篇3
为适应经济发展的需要,我国铁路部门进行了6次列车提速,部分提速干线列车车速达到200 km/h。为保证安全运行,必须在道口提前预报运行列车的接近情况,通知过往行人、车辆及施工人员及时撤离道口。早期铁路系统解决列车接近时向道口作业人员发出警告,大多通过人工预警、响镦、限速以及红外线等方法。这些方法存在着误报率高、报警不够精确、耗费大量的人力物力等缺点。近年来我国一些研究机构相继开发出用于铁路安全的预警系统,但大多基于主站与分站之间采用导线直接连接的方式,这种方式成本高昂。
针对以上问题,笔者设计了一种新型的列车安全无线预警系统。该系统由1台设在作业人员工作地点的主站和1～8台设在防护区边界采集列车信号的分站构成。系统的组成如图1所示。
主站和分站间使用无线收发模块传输信息。主站接收分站上传信息,在实现信息处理、显示、存储和语音报警的功能的同时将所有信息上传至计算机的数据库;分站检测运行列车的速度和方向,检测磁钢故障和电池欠压等信息,并将信息发送给主站。该预警系统可以在最大限度节约人力物力成本的同时实现对列车接近时的准确语音报警,并提供历史数据查询的功能,有力保障了有关人员和设备的安全。下面介绍分站的设计和研制。
1 预警系统分站设计的原理和功能
分站由单片机作为控制核心,由3个磁钢传感器、信号调理电路,看门狗电路,无线数传模块、电源管理电路、2组铅酸电池(工作电池和备份电池)组成。
3个磁钢按照0.5 m的间距顺序安装在铁轨旁。当列车驶过分站时,车轮驶过安装在铁轨旁的磁钢传感器,磁钢传感器由于电磁感应效应输出一个正弦电压信号;调理电路将该信号整形为方波,单片机检测这一信号,根据列车车轮经过0.5 m间隔磁钢时间和顺序,计算出列车运行的速度和方向。单片机同时检测3个磁钢的状态和电池是否欠压,经处理后将数据信息经无线收发模块发送给主站。
分站采用地址编码方式与主站进行通信,每个主站最多可以连接8个分站并组成一个系统,主站根据分站设备的不同地址识别不同分站。
分站的主要功能和技术指标如下:
1) 无线使用频段为36 MHz～350 MHz,传输距离>3 km。
2) 单电池充电后使用寿命>90 d,待机电流<1 mA。
3) 双电源备份工作。
4) 列车行驶方向和速度检测。
5) 3磁钢备份接口。
6) 设备编址范围。01～08。
2 分站硬件设计
由于分站安置在远离道口的位置上,平时处于无人值守状态。从维护成本的角度考虑和系统可靠性的需要,要求分站系统工作在低功耗模式下,只有这样才可能让系统在电池容量一定的情况下工作尽可能长的时间,降低设备的维护成本,提高设备的可靠性。所以,低功耗是分站的硬件和软件系统的设计中必须考虑的一个首要因素。为降低功耗,所有集成电路全部采用CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor)电路。
2.1分站电源电路的设计
分站电源电路如图2所示,用2个电压基准串联得到5 V电压,使用TLC27L2低功耗运放做电压跟随器放大电流,NPN三极管2N5551的作用是提高运放的输出电流,以满足系统5 V电源的需要。该电路中基准源LM 385稳定电压是2.5 V,最小工作电流为10 μA,12 V电源通过200 kΩ电阻给LM385提供大约47 μA的电流,以保证可靠性。低功耗运放TLC27L2的静态电流在10 μA左右,电源部分空载状态下总电流约在60 μA。该电路设计的最大特点是在保证电源质量的同时也满足了低功耗的要求。
2.2微处理器及工作模式的选择
从分站功能看,要实现数字计算,复杂的状态判断和无线数据收发,必须使用微处理器才能实现所要求的功能,使用单片机作为分站的控制核心。在外围电路中,调理电路、电源监视电路和看门狗电路的电流约在700 μA,89C5X系列的单片机在掉电工作方式下工作电流最大只有75 μA。因此,特意选择低功耗的单片机意义不大,考虑到程序存储器容量,选用使用广泛的89C52单片机。分站单片机系统原理如图3所示。
当没有列车通过时,单片机工作在掉电状态下,并完全切断无线数传模块的电源,此时整机电流<800 μA。当列车通过时,安装在铁轨上的磁钢传感器发出一个正弦信号,调理电路将其整形为方波,该方波信号连接到单片机的复位引脚上,激活处于掉电状态下的单片机,单片机开始从0000H地址运行程序,执行整个检测和数据传输过程,运行完毕后,单片机通过过程软件进入掉电状态,用C51语言编写程序如下:
PCON = PCON| 0x02 ;
MM: goto MM ;
无线数传模块与单片机的接口采用串行方式,地址设定用拨码开关与P2端口连接。
应用单片机掉电模式设计的关键点是保证在掉电方式下尽可能减少单片机端口的输出电流。单片机在掉电模式下所有端口输出高电平,这时应该保证外围电路尽可能减小负载。如在上述电路中,电阻RP1取值为510 kΩ。
2.3磁钢输入信号调理
在图4中,安装在铁轨上的磁钢接入左边的端子,分站仪器中共有3路与图4相同的电路。列车通过磁钢时,磁钢感应输出一个正弦电压进入仪器。在磁钢型号一定的条件下,磁钢输出电压的大小取决于磁钢安装位置,距离车轮越近,输出电压越大。日积月累,列车通过时所引起的振动,会改变车轮与磁钢的距离,因而磁钢输出电压也会变化,一般磁钢输出信号的峰-峰值在0.5 V～10 V的范围,因此有必要对磁钢的输入信号进行放大,以确保仪器运行的可靠性。R1为限流电阻,D11起钳位保护的作用,将电压值钳制在一定范围,保护运算放大器,C5与R1也同时构成低通滤波器,消除高频噪声。运算放大器仍然采用TLC27L2低功耗运放,降低整个系统的功耗。运算放大器将信号放大11倍后再经D11进行嵌位限幅,输出OP1到后级斯密特整形电路给单片机的P1端口,判断输入磁钢的通道号和列车到达时间。3路输出信号通过一个3输入与门电路同时送到单片机的外部中断INT0和看门狗电路使能,用于激活看门狗进而激活处于掉电状态的89C52单片机。
2.4复位及看门狗电路的设计
由于单片机只能靠硬件复位才能结束掉电模式,为了实现其迅速复位,以满足仪器快速检测,其复位电路如图5 所示。单片机的复位电路通过控制可再触发单稳态多谐振荡器74HC123来实现。磁钢检测电路中将3 组单独的磁钢信号通过与门与74HC123A 组的INT0 引脚相连,任何磁钢产生的信号都可以使INT0引脚有效。当有列车通过时,第一个磁钢信号使Q 点输出一高电平脉冲(时间常数为10 ms) ,单片机恢复正常工作状态。
看门狗电路原理如下:在磁钢信号INT0的驱动下,U6A输出一个高电平信号激活单片机,单片机恢复工作后立即给Delay以低电平,经过50 μs 后Delay输出上升沿;在这一阶段,U6A的CLR为低电平,时间常数约为2 s,只要在2 s内给Delay给U6A一个低电平脉冲,U6A引脚Q 始终输出低电平。即使此时74HC123A 组的引脚A 接收到任何磁钢电脉冲信号也不会让单片机重新复位,保证单片机正常工作。
2.5备份电源及切换的设计
备份电源指备用电源和工作电源,2个电源均采用19 Ah/12 V 铅酸蓄电池。仪器每天检测电源一次,当检测到工作电池处于欠压状态时,切换到另一电池,并将该电池由后备切换为工作电池,同时向主机发送电池欠压报警,以保证仪器连续不间断的工作。
仪器每次被激活的时间约为2 s,按列车通行量180 次/d计算,处于激活模式的时间为6 min/d,其余时间处于等待模式。按90 d计算,仪器处于等待模式时,整机电流约为800 μA ,其功耗为1.72 Ah ;处于激活模式时,整机电流约为115 mA ,激活时间为6 min/d,其功耗为1.035 Ah ;无线通信模块启动180 次/d,工作电流为2 A ,每次发送数据时间为1.5 s,功耗为13.5 Ah;以上三相功耗之和为16.255 Ah,所以对于19 Ah的蓄电池来说,可以保证仪器工作电源的使用寿命>90 d。这种计算是基于每天24 h中,平均每8 min就有一辆列车通过的状况。
工作电源/备用电源的切换是一个十分重要的问题。电子式切换开关容易受到无线模块强信号干扰;普通继电器必须一直供电,而且功耗大,在这种条件下磁保持继电器是比较理想的选择;磁保持继电器的线圈不需永久通电,只是在状态切换过程中通电,平时触点的开、合状态由永久磁钢所产生的磁力所保持。当继电器的触点需要接通或切断负载时,只需正(反) 直流脉冲信号通过BAT1或者BAT2端激励线圈。如图6所示,JC2为磁保持继电器,继电器在瞬间完成状态转换,之后线圈不需继续通电,仅依靠永久磁钢的磁力就能维持继电器的状态不变。
3 软件设计
分站单片机程序用C51编写,主控程序流程图如7。整个软件流程以快速准确测出列车方向和速度为主,避免系统误报,有效地减小抗干扰信号对仪器产生的影响,减小功耗,保证可靠性。以下是分站程序要特别重视的2个方面:
1) 磁钢检测。
正常情况下,安装2个磁钢就可以测量出列车运行的方向和速度,为保证可靠性,我们设计安装了3个磁钢,其中1个为备份磁钢。在有1个磁钢出现故障的条件下,仪器仍然正常工作,但情况复杂很多。通过大量的列表和分析,我们采用每次列车通过,仪器连续检测5个磁钢信号,使用穷举法判断磁钢有无故障并进行相应的计算。
2) 干扰判断。
很多因素可能产生干扰信号,比如闪电、列车高压供电瞬间离合、路人用铁磁性物质碰撞磁钢等对磁钢的干扰,气候因素对无线通信质量的干扰等。软件保护采取了如下抗干扰原则:①分站与主站设备通信握手不成功最多发送3次,不成功自动返回等待模式;②单片机启动后,如果在1.5 s 内未检测到第二个信号,仪器进入等待模式;③单片机刚检测到的5个信号,不满足穷举法排列组合规则时返回等待模式;④测出的同一辆列车的2次速度的比值小于0.7或大于1.5,或者列车行进速度不在限定范围内,仪器进入等待模式。
4 结 语
1) 该列车安全无线预警系统已在铁路现场安装并长期使用。现场反馈的信息表明该预警系统可以大量节省用于防护工作的费用,不因施工作业防护影响行车速度,从而提高了作业人员的安全保障。
2) 运行结果表明,分站可靠性、低功耗等问题得到了很好解决,各项分站技术指标均已实现。
摘要：列车无线预警系统由主站和分站2部分组成。分站通过无线方式与主站通信,检测列车运行的速度和方向,主站设计有列车速度和方向的语音报警、故障提示、存储历史记录和检索等功能。在分站设计中,单片机采用掉电方式,磁钢外部激活的设计满足低功耗的要求。后备电池的切换采用磁保持继电器,有效地解决了在线侦测和低功耗的技术难点。该系统经长期运行,性能稳定可靠。
关键词：低功耗,单片机,磁保持继电器,列车,安全
参考文献
[1]欧世杰.列车接近安全防护报警技术的研究[J].中国铁道科学,2001(1):47-51
[2]At mel.AT89C52 8-Bit microcontroller with 8kbytesflash[J].ATMEL Integrated Products,2002(4):1-112
高速列车组的机电设备监控系统 篇4
项目总体目标是为了增强创新能力、提高研发水平、加强研究成果向生产经营活动转化。次要目标:一是获得高水平的技术和科技成果, 通过创新, 提升经济实体的水平、促进知识向经济实践转化, 增加罗马尼亚经济竞争力。二是促进经济实体的创新能力, 加强经济、社会之间技术的联系。三是满足铁路运输对安全性和舒适性方面的质量要求, 增加公众及铁路服务部门的信任。四是促进经济部门和研究机构之间的技术转移伙伴关系。五是建立一个现代化的监控系统。
研究计划和方法:
2014年进行比较分析及概念研究;设计监控系统。
2015年进行监控系统试验。
本项目罗方似合作单位还有:
1.罗马尼亚科学院固体力学研究所, 成立50多年。与本项目有关的IM S-A R动力系统已研究20多年, 并取得众多成果, 已成为标准。
2.罗马尼亚理工大学的“滚轮运输学院”在铁路滚轮胎的测量, 气压制动设备的测试等方面的研究卓有成效, 获得多项专利。
高速列车组的机电设备监控系统 篇5
项目总体目标是为了增强创新能力、提高研发水平、加强研究成果向生产经营活动转化。次要目标:一是获得高水平的技术和科技成果, 通过创新, 提升经济实体的水平、促进知识向经济实践转化, 增加罗马尼亚经济竞争力。二是促进经济实体的创新能力, 加强经济、社会之间技术的联系。三是满足铁路运输对安全性和舒适性方面的质量要求, 增加公众及铁路服务部门的信任。四是促进经济部门和研究机构之间的技术转移伙伴关系。五是建立一个现代化的监控系统。
研究计划和方法:
2014年进行比较分析及概念研究;设计监控系统。
2015年进行监控系统试验。本项目罗方似合作单位还有:
1.罗马尼亚科学院固体力学研究所, 成立50多年。与本项目有关的IMS-AR动力系统已研究20多年, 并取得众多成果, 已成为标准。
2.罗马尼亚理工大学的“滚轮运输学院”在铁路滚轮胎的测量, 气压制动设备的测试等方面的研究卓有成效, 获得多项专利。
设备列车 篇6
经过近几十年的机械化程度不断提高, 移设备列车开始采用回柱绞车牵引或下放, 发展到现在部分煤矿企业使用液压卡规装置移设备列车, 但此方法只适用于设备列车处于平巷方可实行。
我国对移设备列车的历经“人工搬运”、“回柱绞车牵引或移动”、“液压卡规装置移车法”等, 这些移设备列车方法虽然在一个阶段解决了一些特殊条件下的移设备列车问题, 但移设备列车效率低、安全生产事故多发、工人作业安全等根本性的问题一直没有实质性的改变。
因此, 系统研究这些移设备列车技术问题, 有针对性地解决其特殊条件下的综采 (综放) 移设备列车的关键技术, 不论是对矿井安全率和技术经济综合效益提高, 促进区域经济可持续发展和社会稳定, 还是拓展我国乃至世界移设备列车研究与技术应用领域都具有重要理论价值和实际意义。
1 项目的提出
一八一八煤矿综采工作面设备列车长、重、巷道坡度大、工作面过拐弯段, 矿井至投产以来一直采用30t绞车牵引和30t绞车下放设备列车。主要存在以下缺点。
30t绞车的安装, 预制及打压柱, 且30t绞车随着设备列车移动, 30t绞车需不断前移, 在前移30t绞车期间, 设备列车的防跑车固定较困难。
由于设备列车处于巷道上、下坡段, 30t绞车在牵引或下放时需使用单体柱配合, 人员操作时安全系数低。
使用30t绞车移设备列车可分为班班移车和定期移车:班班移车, 主要存在问题:每班移完设备列车后, 还需移30t绞车。且30t绞车的四压柱两戗柱的压柱比较笨重, 人员操作时安全系数低, 工效低, 每班至少延长移车时间两小时左右。定期移车:定期移车除了存在以上问题外, 每月至少影响四至五个班的产量。
经济效益:每个班生产1200t~1800t原煤, 按以上方法移设备列车每月影响原煤产量4800t~9400t原煤产量, 每吨原煤按300元计算, 4800-9400×300=144万元-2 8 2万元。
2 井下煤矿设备布置和构成
2.1 1818煤矿设备布置
2.2 支撑迈步式设备列车自移装置的选材
“支撑迈步式移设备列车承载装置”选用加工材料:3m×1.5m平板车两辆、缸径250mm、缸长1.5m、行程1.3m液压缸一颗、缸径250mm、缸长2.5m、行程2m液压缸八颗 (因矿区没有2.5m的液压缸, 现使用八颗4.5m单体柱代替) 、φ6弹簧32条、11#工字钢6根、30mm钢板 (400×300) 8块、KJR10-40/10m高压胶管4根。
2.3 采区设计、采区巷道布置概况
该工作面位于一八一八矿井北翼一采区, 采区15123综采工作面沿走向布置, 煤层赋存主要受褶曲影响较大, 中部走向起伏变化较大, 回采期间应加强顶板管理, 工作面走向长为2150m, 平均倾向长为145m。
工作面运输顺槽:15123运输巷采用斜梯形断面, 锚网支护, 下帮净高2.7m, 净宽4.4m, 净断面S=12.4m2。
工作面回风顺槽:该工作面15123回风巷采用斜梯形断面, 锚网支护, 下帮净高2.8m, 净宽3.5m, 净断面S=11.6m2。
采煤面切眼:工作面开切眼为伪仰斜5°布置, 采用矩形断面, 锚网锚索联合支护, 净高3m, 净宽8m, 净断面S=24m2, 整个巷道见顶留底。
3 迈步式设备列车自移装置的工作原理和受力分析
3.1 工作原理
将设计加工的移车装置与设备列车连接, 移车装置两辆车之间装一根液压缸。将第一辆车四颗单体柱卸载, 操作片阀将液压缸向前移一个行程 (第一辆车行走一个行程) , 然后向第一辆车四颗单体柱注液, 在将第二辆车四颗单体柱卸载, 然后操作片阀前移移车装置后所有设备一个行程, 在向第二辆车四颗单体柱注液, 第一辆车四颗单体柱卸载, 同理循环作业移动设备列车。在这期间要求每颗单体柱的初撑力达90k N[4~5]。
3.2 受力分析
设备在井下主要受重力、轨道给设备列车的摩擦力, 以及液压挺住与煤层之间的摩擦力, 设备在静止时不下滑的条件为重力在水平方向的分力Gx (以轨道为横坐标) 小于等于轨道给设备列车的摩擦力和液压挺住与煤层之间的摩擦力的两者之和Gx, 如图2, 即Gx≤f。
采用“三角形形法则”计算移车装置的牵引力及工作阻力:15123回风巷最大坡度5°, 则重力在水平方向的分力Gx的值为sin5°×91.5t=7.98t, 根据现在使用的材料计算:移车装置承载力每辆平板车四颗单体柱, 每颗单体柱与煤层的摩擦力为90k N, 四颗共360k N, 约为35t;通以上方法计算此移车装车装置的摩擦力是设备水平方向的分力Gx的四倍, 完全满足移设备列车要求。
3.3 模型验证
研究了煤层走向、巷道布置, 在移设备列车过程中设备列车运行状态、“移车装置-设备列车”相互作用原理、移车装置在移设备列车过程中的稳定性、设备列车的阻力及移车装置的支撑强度, 提出了合理的控制措施。
研究确定了移车装置, 在巷道起伏不同条件下移车装置所受工作阻力系数和载荷及顶底板变化特征的稳定性关系以及防跑车措施, 结果表明:每辆车的阻力是设备列车牵引力的2倍。
4 结语
通过模型验证和实际生产, 在1890煤矿的15123工作面使用了本文所设计的迈步式设备列车自移装置, 在实际使用中取得了良好的效果, 同时也获得以下结论。
该设备是采用单位的废旧材料, 将其加工制造成成品, 已在现场实验、运行, 现在正在使用, 且使用效果非常好。
通过理论分析、模型验证和实际实验验证, 表明本设计是可行的, 在实际中能够解决设备列车跑车和移车。
在实际生产实践中, 迈步式设备列车自移装置优于已有的相关设备。
该移设备列车方法极大地降低了工人劳动强度, 提高了工效、改善了作业环境, 试验以来, 未发生设备列车跑车事故, 为类似条件移设备列车安全高效创出了一条新路, 获得了现场操作的第一手资料。
参考文献
[1]李洪聪, 李炳文, 黄虎.回柱绞车中双联齿轮的有限元分析[J].煤矿机械, 2010, 31 (4) :73～75.
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[4]王国法.液压支架技术[M].北京:煤炭工业出版社.
设备列车 篇7
列车车体尺寸大,重量大,列车装配厂房往往存在空间有限,作业通道狭小,列车装配过程中车体的转运成为影响列车生产效率的重要因素。通常列车车体转运往往采用常规的轮式转运设备,轮式转运设备可实现直行、转向等功能,转弯半径大,运转灵活性不高,转运效率低下,严重影响了列车装配厂房利用率及列车生产效率。
针对上述问题,本文提出了一种基于麦克纳姆轮的列车车体转运设备。通过麦克纳姆轮特殊的全向移动形式,结合双平台联动控制技术,实现列车车体的二维平面内全向移动及有效行程内任意高度的升降及定位。该设备载重大、定位精度高,运动形式灵活,可大幅提高列车车体的转运效率,有效提升厂房利用率及生产效率。
1 设备原理
列车车体长,重量大,例如一节高速列车车体长度约25m,装配过程后期重量可达40t,为了充分节省空间,提高设备利用率,本列车车体转运设备采用两台设备联动控制的形式,通过麦克纳姆轮实现设备的全向移动功能[1],通过联通式液压悬挂实现地面的适应性及升降功能。
1.1 全向移动功能实现原理
本设备通过麦克纳姆轮实现全向移动功能,麦克纳姆轮结构如图1所示,主要由轮毂和具有特殊轮廓曲线的棍子组成,其中棍子均匀的分布在轮毂上,可以自由旋转,棍子轴线与轮毂轴线成45度夹角,所有棍子组成的外包络线形成一个圆。每个全向轮组具有绕轮组轴心转动、绕棍子轴心转动两个自由度[2,3]。
全向移动功能一般通过四个或者四个以上麦克纳姆轮协同控制轮组实现。如图2所示,通过轮组之间的方向、差速及上述两个自由度的分解或合成,实现设备的全向移动功能。
1.2 液压悬挂实现原理
根据上述麦克纳姆轮实现原理,轮组与地面有效接触是实现全向移动功能的首要条件。另外,设备还需要具备一定的升降功能,实现列车车体转运过程架台的离地后转运及转运后落地功能,因此悬挂系统必须具备轮组着地及升降两个功能。
由于本列车车体转运设备单平台采用12个麦克纳姆轮,采用常规的减振形式难以实现12个轮组同时着地,本文开发了一种联通式液压减振系统,将十二个减振油缸分为四组,每组油缸两两联通,当出现单个轮组与地面没有有效接触时,液压系统会自动均衡各油缸压力,实现轮组着地。
通过动力单元、车姿控制阀、油缸内置位移传感器闭环控制,实现车姿控制,即可实现设备的升降功能。
2 设备实现
2.1 设备的整体设计
列车车体转运设备采用两台基于麦克纳姆轮的移动平台联动控制,实现列车车体的转运功能。单个移动平台采用12个麦克纳姆轮,控制12个行走电机控制麦克纳姆轮的方向、速度,通过12个麦克纳姆轮驱动力的合成与分解,实现设备二维平面内任意方向的移动功能,包括直行、横行、斜行、任意曲线移动、零回转半径转动等全向移动形式[4]。通过上述液压悬挂系统,确保每个轮组的着地性。
图4为列车车体转运设备系统原理图,操作者通过手持器将操作信息发送给两个控制器,控制器通过识别手持器信号,判定操作指令,同时结合位移传感器反馈的信号,判定设备当前位置、速度信息,通过运动学方程解算成相应的电机方向、转速指令,并传递给相应的电机驱动器,电机驱动器驱动电机按照指令运转。位移传感器将相应的位置、高度信息传递给控制器,两控制器比较位置、高度信息后自动修正偏差,从而实现整个联动过程的精确控制。同时,控制器将两移动平台位移、速度等相关信息传递给操作者,为发出下一个操作指令做参考[5]。
2.2 设备实现
图5是通过上述原理设计的列车车体转运平台,单个列车车体转运平台额定载荷25t,联动控制后可实现额定载荷50t。单个平台及联动状态均可实现实现二维平面内任意方向的移动及升降功能。经过试验验证,设备运行平稳,可横越过高差约20mm轨道,能顺利通过53mm宽的轨道轮缘槽。最大移动速度0.5m/s,非常适合在作业通道狭窄,路面多铁轨的高速铁路装配环境使用。目前本设备已在中车集团多个动车组装车间使用,使用效果良好。
3 结论
本文针对列车车体转运过程的由于列车体积大、厂房空间狭窄造成的转运效率低等问题,提出了一种高效的列车转运设备。该设备采用麦克纳姆轮实现全向移动功能,通过特殊的液压悬挂方式提高轮组的着地性能并实现升降功能。采用高精度传感器采集信号实现闭环控制,实现两台设备联动转运列车车体。基于上述技术的列车车体转运平台已在中车集团多个动车装配车间使用,实践证明,基于上述技术的列车车体转运平台运动方式灵活,操作方便,可以很好的适应复杂的列车装配环境,有效提高列车车体生产过程的转运效率。
参考文献
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[4]侯彬,李亚明.麦克纳姆轮技术及其在船用轮式设备中的应用[J].船舶工程,2011,3:84-87.
设备列车 篇8
1选题理由
LKJ设备按设备功能分, 主要包括模拟量通道、TAX2综合平台、机车信号、语音录音、数字量通道及其他设备。在对我段车载车间2011年10月至2012年4月期间LKJ设备故障跟踪统计后发现, 模拟量通道相关设备碎修占LKJ设备总故障62.22%, 月平均故障率达到6.25%。对比全路先进维修水平, 月平均故障率均保持为2.5%左右。因此, 我段车载车间模拟量通道相关设备检修质量有巨大提升空间。
2制订目标
通过对比全路先进维修水平, 结合路局设备质量控制要求, 提出攻关活动目标:在2012年5月至2013年2月LKJ模拟量通道相关设备月平均故障率降低到3.75%。
3现状调查
针对2011年10月至2012年4月期间发生的模拟量通道相关设备故障作调查, 根据故障发生频率绘制模拟量通道设备故障调查表, 如表1所示。
从表1速度传感器、模拟量入出板及监控记录板故障率累积
达到72.3%, 是造成模拟量通道故障率高的主要原因, 必须展开分析。
4原因分析
结合现场作业实际, 从人、机、料、法、环5个环节, 分别运用鱼刺、关联图, 对造成速度传感器、模拟量入出板、监控记录板的故障找出6条末端因素, 并对应分析, 到出模拟量通道故障率高的主因因素, 如表2所示。
由表2可以看出EDSC-2型速度传感器实验台测试设备老化、元件质量差、抗干扰能力差是造成模拟量通道故障率高的3个主因因素, 应重点采取措施整治。
5制定实施对策
在2012年5月至2013年2月期间, 采取以下措施整治。
(1) “EDSC-2型速度传感器实验台测试设备老化”因素。
利用废弃2通道速度接口盒, 制作接口盒至试验台连接线, 该线一端为14芯插头, 一端为7芯插头, 两插头A、B、C、D、E、F、G芯一一对应连接。接口盒7芯插座1、2通道 (A、B、C、D、E、F、G) 与接口盒14芯插座3、4通道 (H、I、J、K、L、M、N) 对应连接。
这样, 测试速度传感器1、2通道时可直接上实验台进行测试 (见图1) 。需测试3、4通道时, 速度传感器经过接口盒与连接线后, 和试验台14芯测试接口连接即可测试, 即:速度传感器3、4通道。通过改造, 接口盒的1、2通道进入试验台进行测试 (见图2) 。彻底解决四通道速度传感器地面测试问题。
(2) “抗干扰能力差”因素。
由于监控记录板数据总线 (D0—D15) 为三态双向信号, 为CPU和其他外围器件之间提供数据通道。CPU对16位宽度外设读写操作时, 是将16位数据一次读出或写入, 即将文件目录和文件内容一同记录, 当有外来高频脉冲干扰时, 易造成CPU读写错误而导致误运算, 反映到模拟量通道则表现为运算管压、速度值时产生较大误差 (如图3) 。
通过增加16v/250uf电容, 使脉冲宽度减小, 频率增加, 提高传输性能。通过调整电容, 数据总线即可支持8位又能确保16位数据传送 (最大16位) 可靠。在CPU对16位宽度外设进行读写操作时, 可一次将16位数据写入, 也可将低8位数据 (D0—D7) 或高8位数据 (D8—D15) 分别写入, 确保运算独立性。通过16位宽度外部设备与全部数据总线 (D0—D15) 联接, 8位宽度外部RAM则与高8位数据总线 (D8—D15) 联接, 这样所需传输周期数减少, 从而保证CPU与外部RAM数据传送正确, 避免模拟量参数运算误差大的情况, 从而保证各参数稳定性 (如图4, 5) 。
前后纪录波形, 可以看出脉冲宽度减小, 频率增加, 增强了运算的可靠性。经验证, 通过先期改造了10块监控记录插件, 分别上车试验, 有专人跟踪记录, 经过一个月的实验, 这些设备没有发生一起管压、速度抖动的故障, 可以认定, 该故障基本得到解决。
(3) 元件质量差因素。
模拟量入出板的故障多为压力抖动, 经过分析验证, 故障多发生在同一批次设备上, 如2008年6月出厂的模拟量入出板故障集中发生且故障现象相同, 同时在与兄弟单位车间交流得知, 在安康等车间也发生同批次设备故障高发情况。但在同样设计的其他批次插件调查中, 发现运行却很稳定。因此, 应该是该批次模拟量入出插件部分元器件质量、性能发生了变化。
由于监控板所采样的管压信号属直接采取, 为管压直流电平信号, 所以可以直接测量管压1信号直流电平, 测量后发现管压1电平比其它两路电平低很多, 这就说明芯片A13放大倍数不正常。由于A13是差分运放放大器, 它放大倍数R10/ (R35+R37) =R81/ (R69+R70) =1。据这个原理, 可以断定此路管压不正常的原因为部分阻值发生变化。因此, 测量这几个电阻阻值是否正常, 检测结果发现R10的阻值大了2K多, 更换一个新150K电阻, 再上机测试管压显示恢复正常。
摘要：本文通过分析列车LKJ模拟量通道相关设备质量检修环节, 运用QC理论和方法参与QC小组近一年的实施改进, 取得了较好安全和经济效益。