箱梁架桥机电气控制系统研究

摘 要：近几年来，我国加强高铁线路建设，项目实践中新技术和新工艺促使高速铁路使用水平得到有效提升，箱梁技术对大吨位箱梁架设及运输创造了便利条件是我国高速铁路建设的关键环节。结合架桥机实际运行的控制需求，控制系统的选型至关重要，本文主要对箱梁架桥机电气控制系统进行深入分析，同时对箱梁架桥机电气控制系统电气安全保护设计提出相关建议，希望为加强系统安全控制提供借鉴。

关键词：箱梁架桥机；电气控制；系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.142

0 前言

我国关于高速铁路建设已有多年经验，与普通铁路不同，高速铁路施工技术相对复杂，架桥机工地适用条件也具有一定差异性。随着高速铁路快速发展，架桥设备需要进行及时升级改造，合理选择控制系统类型并充分利用科技手段，对提升我国高速铁路建设水平具有重要意义。

1 箱梁架桥机电气控制系统

1.1 供电系统

电气控制系统是箱梁架桥机的重要组成部分，其系统设计的合理性是保障箱梁架桥机安全可靠运行的关键因素，本次研究箱梁架桥机的供电系统是由一台300kw主发电机组配合另一台60kw的辅发电机组使用，该种方式体现设计灵活性，可根据实际的负荷大小对发电机组进行合理选择。同时因箱梁架桥机作业需要经常移动，接地条件有限，因此将三相四线制作为供电系统的连接方式，将380/220v设为标准电压等级，并且采用发电机中性点不接地系统。其中在实际运行中通过测量零序电流的方式为单相接地提供保护条件，箱梁架桥机的起升系统、运架桥机台车、监控系统、照明系统以及液压系统的供电均利用总受电柜完成，并以放射状方式实现持续性供电。

1.2 架梁机控制系统

架梁机主要由CC-LNK现场网络控制系统、人机操作界面、起升控制系统、纵移起重机走行以及托辊控制系统构成，受起升、支腿液压以及纵移起重机等系统控制，自身受控系统较多，当受控设备处于分散状态时则控制点增多，受控设备间相对运动，此时选择集中控制会导致电缆用量迅速上升，给现场布线工作带来一定难度，同时强电、弱点线路互相作用力的影响下，安装调试工作很难进行，并对箱梁架桥机运行构成安全隐患。对此可选择CC-LNK网络分布控制方式来辅助完成，根据实践调查，该系统具备处理速度快、维护简单、传输距离远以及便于扩展的优势，其选择循环方式实现稳定通讯。主站由PLC组成，并对功能进行分区，系统控制点模拟信号经过PLC处理，利用一根CC-LNK网线和相关通讯协议对现场网络进行控制；人机操作界面主要通过PLC主站与一个三菱GOT970的触摸屏进行连接，提供电气设备的动态信息及故障画面，具有较强监视作用[1]；起升系统主要由4台10t卷扬机组成，从而形成4点起吊3点平衡的升降系统。其中日本安川G7高效变频器具备调速及输出性能较好，为卷扬机联动同步性和输出创造条件；纵移起重机和托辊系统受PLC主站控制，两者分别配备1台7.5kwG7变频器（V/F控制模式）和4台1.5kw电机。为保证运行过程中起重和托辊同步进行，可在电机轴上设置一只增量编码器，对纵移起重机走行速度进行准确测量，通过CC-LNK向托辊子站进行传输，从而保证起重和托辊的同步性。

1.3 箱梁架桥机台车电气控制系统

台车是2台独立轮轨式台车，既能单独运行也能联动运行，由于运行过程中架梁机中心相对较高，这对台车提出严格要求，其启动和停止必须具备极高的稳定性。对此台车电气控制系统将三菱FX2N系列PLC作为系统的主要核心，控制模式选用G7（F/V控制模式）高效变频器，台车运行通过PLC传输与RS485通讯设备进行连接，完成信息交换，基于此工作人员可在一台车上对另一台车进行控制。并且台车均安装无线遥控装置实现遥控操作，当两台车处于联动状态时，一台发生故障则另一台拒动，灵活性能极高[2]。

2 箱梁架桥机电气控制系统电气安全保护装置

2.1 电气安全装置

系统安全使各类大型起重设备的重要部分，硬件和软件设计是保证电气系统安全运行的关键所在，本次研究箱梁架桥机的电气安全装置主要包含五部分：一是紧急暂停装置，在总配电柜、卷扬机、司机室以及前后支腿位置均设置急停按钮以确保突发事件能够及时切断电源；二是卷扬机高度限位，主要对起重高度进行限制保护，避免发生危险；三是液压缸极限位置限位，设置相应开关，加强控制性；四是纵移起重安全装置，在其走行轮轴上设置行程限位器和传感器，对起重位置进行限制保护并收集相关信息，传感器主要是监控起重和托辊的同步程度；五是托辊限位，箱梁上安置激光测距传感器，根据托辊和箱梁的具体位置，对托辊限位情况进行判定。

2.2 软件安全设计

软件安全设计主要包括四部分：第一，PLC主站对系统运行故障进行控制，并监测现场的各项安全装置，并以此为PLC作业创造联锁条件，使系统安全性和可靠性得到有效提升；第二，箱梁架桥机的某个系统一旦出现异常则系统拒动，触摸屏和PLC会出现灯光提示、报警音以及画面提示[3]；第三，根据实际情况添加联锁条件，促使无法同步运行的系统相互制约，相关操作不到位则起升系统拒绝运行；第四，设定识别和故障处理功能，针对系统中出现过流、过压以及风俗异常现象时选择延时处理，降低运行风险。

3 结语

综上所述，随着高速铁路发展速度逐渐加快，配套设备技术应不断提升，本文从实际角度出发对箱梁架桥电气控制系统进行深入研究，认为PLC选型和控制系统选型直观重要，并对箱梁架桥机电气控制系统进行分析，同时箱梁架桥机电气安全保护提出相关建议，希望为相關实践提供理论指导。

参考文献：

[1]郭改成.可与两种型式架桥机配合施工的900t运梁车[J].建筑机械，2010（13）：73-75.

[2]徐伟，戴志兵.高速铁路架桥机PLC控制系统程序设计[J].黑龙江交通科技，2012（06）：87-88.

[3]胡雯.闵浦二桥双层桥墩预制箱梁架设施工[J].城市道桥与防洪，2014（01）：109-112.

作者简介：张胜伟（1984-），男，河南濮阳人，本科，研究方向：电气自动化。