“绿色”钢轨辊道输送机控制系统的应用

时间：2024-07-28

郭鲁宁，郭晋龙，蔡庄厚，赵子龙

（呼和浩特铁路局焊轨段，呼和浩特 010051）

稳定可靠的钢轨辊道输送系统是焊轨基地正常运行的前提条件，也是建设绿色铁路的安全基石。国内既有钢轨焊接企业的焊接流水线，是以25m钢轨布局的500 m长钢轨焊接生产线，已无法满足铁路建设发展要求。全路新改扩建11个长钢轨焊接基地，最新标准的焊接钢轨辊道传输速度要大于或等于60 m/min，工位与工位之间为100 m布局的500 m长钢轨焊接基地。而稳定可靠的钢轨传动系统是焊轨基地正常运行的必备条件。

1 研发背景

国内同行企业钢轨输送装置现况：国内既有长钢轨焊接流水线均采用上世纪70、80年代的钢轨输送方式，这种输送方式的特点是，采用多台减速机安装在焊接生产传输线上，驱动辊与钢轨轨底产生摩擦驱动，将焊接后的长钢轨以25 m/min速度，输送到后面的5个25 m的加工工位，加工后500米钢轨成品输送到长轨条成品台等待装车出厂。这种结构始终存在着高能耗，传输速度慢的问题。

国外钢轨焊接行业钢轨输送装置现况：近年来，国外采用的方法是在焊接生产传输线上被输送的钢轨下部安装有主动轮，钢轨上部装有可移动的从动轮，通过气压或液压使从动轮压在钢轨顶部，增加输送机辊轮与钢轨的摩擦力来实现焊接钢轨输送的。当焊接后的钢轨需要吊离辊道线时，压在钢轨上部的从动轮必须移开，让出钢轨起吊空间，钢轨才能从输送机上吊走。放至在成品存放台。此结构较复杂且体积大，减少了500 m长轨存放台存放钢轨的面积，在500 m长轨存放台区间使用有较大的缺陷，很难适应集中控制群吊吊装作业，难以在我国推广使用。

2 原理及性能

我段研发的钢轨辊道输送机调速设备及控制系统克服了国内外长钢轨吊装时存在的问题，充分满足了500 m长钢轨存放台的吊运要求，最高走行速度可达到77 m/min。

钢轨辊道输送系统由钢轨辊道输送机及其电气控制系统2部分组成：

（1）机械部分技术原理：钢轨辊道输送机机械部分有电机、减速器、开合驱动立辊箱，其特征是：电机、减速器、开合驱动立辊箱3者彼此通过齿轮啮合作用，将动力传至开合驱动立辊箱内2位置固定的传动轴，2位置固定的传动轴又分别通过各自的一组齿轮把动力传至夹持钢轨轨腰驱动立辊。当需要输送钢轨时，油缸活塞杆推动2对驱动立辊主轴箱在液压力的作用下合并夹持住钢轨轨腰，通过电机驱动齿轮传动链使每个驱动立辊转动，靠摩擦力使钢轨沿着辊道线走行输送。当长钢轨完全被输送到500 m长轨存放台需要吊离时，4个驱动动力辊在液压力的作用下打开，钢轨可以从输送机上吊离辊道线。

（2）电气部分技术原理：电气控制系统主要由：红外光电传感器、红外温度传感器、接近开关、可编程控制器、变频器、继电器等组成，在送轨机上装有红外温度传感器和红外光电传感器、生产线的各工位上安装了钢轨运行位置检测传感器和工作状态检测以及工作结束操作按扭。焊接生产线的工作状态通过各工作位置操作面板与总控制柜连接，根据钢轨走行位置和工作状态检测信息输送到可编程控制器，并向钢轨焊接工位发送开启和锁闭生产线的钢轨运行信号。电气控制框图如图1。

图1 电气控制框图

钢轨焊接机开始焊接同时向PLC发送信号锁闭整条辊道线，后续各工位开始进行工作，工作时间理论上小于焊接时间，每个工位操作完成后向联锁控制柜发送开启辊道请求指令，焊接机完成焊接程序后自动解除辊道锁闭，并启动辊道输送，若后续任一工位出现异常时，锁闭按钮常开，整条辊道线处于停止状态。当钢轨焊缝运行至送轨机1位置时，焊缝红外温度检测控制模块检测到钢轨的表面温度大于设定最低温度值时，确认焊缝位置发出指令，辊道夹持滚轮自动张开，避免焊缝受滚轮挤压造成残渣压入焊缝，让开焊缝后滚轮再次合拢输送钢轨，随着钢轨焊接长度的增加，长钢轨光电位置检测控制器检测到钢轨运行到送轨机B位置时自动解除送轨机1，送轨机2开始继续输送工作，直至完成至下一送轨机处，以此类推保证各个输送机处于连续接力输送工作状态，直至把钢轨送到指定位置，经测试光电检测器安装位置间隔约100 m。

（3）新研发生产线钢轨输送的通讯控制：新改扩建的百米焊接轨生产线辊道输送速度≥60 m/min，每个工位之间的距离为100 m，并有墙壁阻挡焊接操作人员的视线，为此我们把百米焊接轨生产线工位状态检测与钢轨辊道走行系统相结合，在后续每个工位的入口处安装红外传感器，利用PLC控制，把焊接生产线的打磨工位、双频正火工位、焊缝矫直工位的工作结束由本岗位操作人员确认后反馈到钢轨焊接工位，钢轨焊接工位安装了工位显示，并通过PLC对钢轨焊接机焊接步骤进行检测，锁闭了钢轨辊道传输线，只有各工位的工作全部结束后控制系统将会自动解锁，启动高速辊道传输设备。这样可以避免误操作使焊接钢轨传输时后续工位正在工作造成对设备和人身事故，确保了正火工位的正火和喷风冷却时间，从而提高了焊接轨的产品质量。

3 设备创新节能性的应用

3.1 “绿色”钢轨辊道输送机结构精巧、占地面积少

原有辊道传送方式成本高，维护困难，可靠性差，绿色”钢轨辊道输送机具有技术成熟，性能可靠，安全稳定，维护成本低，占地空间小的特点。

新型钢轨辊道输送机克服了驱动辊夹持钢轨头部和轨底输送机钢轨难于从输送机吊离的缺陷，不仅能很好满足500 m长轨存放台的吊运要求，而且结构紧凑、体积小、刚性大。输送机宽度仅为钢轨轨底宽度加2个驱动辊轮直径，宽度比国外输送机宽度大大减小，输送机宽度略大于辊道线宽度对长轨存放台存轨面积毫无影响，同时夹持轨腰的2对驱动轮打开后，驱动轮上部没有零部件，对钢轨吊运极为方便。

3.2 “绿色”钢轨辊道输送机节能、降噪

由于在每一相邻工位安装红外传感器机可编程控制器，整条生产线统一控制，辊道输送系统具有锁定功能，只有当所有工位工作结束，控制系统才可自动解锁，启动辊道传输设备，下道工序才可进行工作，提高了整套系统的安全性。与原有技术相比较，减少了很多动力辊的驱动电机，在启动时降低了动力辊与钢轨的摩擦噪音。

“绿色”钢轨辊道输送机是4个驱动立辊同时驱动，输送500 m长钢轨比国外引进的钢轨输送机电机功率减少约1/2（国外同类型钢轨输送电机为30 KW），驱动500 m长钢轨走行能够达到高速运行，无功损耗小。

钢轨输送机的单条生产线需要安装7台，总功率为105 KW，采用的是“接力”传输方式，实际每根长轨条只需要1 5KW功率就满足传输要求，每根焊接钢轨传送时间为30 min，用电量为7.5 kwh，一天输送22根长钢轨条,用电量为165 kwh，年用电量为49 500 kwh，与原有生产线的钢轨输送模式相比较，单条生产线与25 m生产方式比较每年节能222 750 kwh。