華能曹妃甸港口有限公司 陳 非 張文林 劉洪博 閆 超 張連紅

翻車機系統(tǒng)是港口煤炭卸車工藝中必不可缺的大型自動化設(shè)備，我公司采用世界上最先進的“O”型四翻翻車機系統(tǒng)，每翻卸一循環(huán)可同時對四節(jié)車廂作業(yè)，額定卸車能力為8640t/h，是目前國內(nèi)最大型的翻車機。翻車機設(shè)備性能直接決定著卸車生產(chǎn)效率，為實現(xiàn)卸車作業(yè)自動化和快速卸車，港區(qū)配套鐵路為環(huán)形鐵路網(wǎng)，無須摘鉤解列即可作業(yè)。然而鐵路火車車廂在編組過程中會出現(xiàn)車廂反位情況，一旦車廂反位出現(xiàn)在翻車機入口或出口位置，如不能及時檢測出來并加以報警停機，輕則扭斷夾輪器和車鉤、影響卸車作業(yè)時間四個小時以上，重則造成重載火車脫軌，給企業(yè)帶來不可估量的經(jīng)濟損失和負(fù)面影響[1]。

鐵路車輛每兩節(jié)車廂間通過車鉤進行連接，車鉤兩端通常為固定車鉤和旋轉(zhuǎn)車鉤，每3節(jié)車廂編為一組。而翻車機系統(tǒng)一個循環(huán)正常作業(yè)的前提是翻車機本體待翻卸車廂與本體外相鄰車廂的車鉤連接方式至少是一個旋轉(zhuǎn)車鉤和一個固定車鉤或連接方式均為兩個旋轉(zhuǎn)車鉤。當(dāng)出現(xiàn)連接方式為兩個固定車鉤時即為車廂反位，需根據(jù)特殊作業(yè)管理規(guī)定錯車作業(yè)。目前，車廂反位檢測系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于翻車機作業(yè)過程中，用以檢測車廂連接方式的結(jié)構(gòu)[2-4]。

1 “三位一體化”車廂反位檢測系統(tǒng)原理

為全方位和準(zhǔn)確完成車廂反位的檢測，現(xiàn)研發(fā)“三位一體化”車廂反位檢測系統(tǒng)（圖1）。

第一位車廂反位檢測—可預(yù)測性。我公司在鐵路車站設(shè)置了車號掃描系統(tǒng)，用于識別鐵路火車進站的信息，為翻車機作業(yè)提供指導(dǎo)。通過研究C80火車車廂制造特點發(fā)現(xiàn)，車廂車號的大小順序代表了旋轉(zhuǎn)車鉤的位置，所以根據(jù)車號即可判斷每兩節(jié)車廂間的連接方式?；贓XCEL創(chuàng)新性編寫VBA程序?qū)崿F(xiàn)了根據(jù)車號對車廂反位的檢測。第一位車廂反位檢測實現(xiàn)了操作人員可預(yù)見性的查看到鐵路車輛進港的車廂反位信息。

第二位車廂反位檢測—可視化。C80系列車廂的旋轉(zhuǎn)車鉤上方裝有圓形制動盤，而固定車鉤處無制動盤。在距離翻車機入口約第10～12節(jié)車廂處裝設(shè)兩組與制動盤等高的激光測距傳感器。當(dāng)列車通過傳感器所在位置時，若有且僅有一組傳感器有反饋信號則車鉤兩端僅存在一旋轉(zhuǎn)車鉤，可正常作業(yè)；若兩組傳感器均有反饋信號則車鉤兩端均為旋轉(zhuǎn)車鉤，可正常作業(yè)；若兩組傳感器均無反饋信號則車鉤兩端為固定車鉤，需錯車作業(yè)。基于PLC語言編程實現(xiàn)上述邏輯功能，將計算結(jié)果以可視化動畫界面實時顯示輸出（圖2）。第二位車廂反位檢測為操作人員實時監(jiān)控車廂反位信息提供技術(shù)支持和結(jié)果反饋。

圖1“三位一體化”翻車機車廂反位檢測系統(tǒng)組成示意圖

圖2 某車次火車作業(yè)完結(jié)后可視化動畫界面

第三位車廂反位檢測—可靠性。通過對C80系列車廂研究發(fā)現(xiàn)，制動風(fēng)管的位置與車鉤是否是旋轉(zhuǎn)車鉤有密切的聯(lián)系。當(dāng)車鉤兩端分別為固定車鉤和旋轉(zhuǎn)車鉤時，風(fēng)管應(yīng)在車鉤的同側(cè)，否則風(fēng)管將扭曲跨接于車鉤兩端。通過觀察實際情況，可發(fā)現(xiàn)當(dāng)火車靜止時風(fēng)管的扭曲會造成下垂位置的最低點上移，兩種車鉤連接方式下的風(fēng)管下垂位置最低點存在不同。激光測距傳感器可用于檢測車廂靜止時風(fēng)管最低點，當(dāng)傳感器反饋有信號時即可判定風(fēng)管在車鉤同側(cè)，可正常作業(yè)；當(dāng)傳感器反饋無信號時判定風(fēng)管在車鉤兩側(cè)，需操作人員查看動態(tài)性車廂反位檢測結(jié)果以及監(jiān)護人員現(xiàn)場核實車鉤連接方式，若為雙旋轉(zhuǎn)車鉤可正常作業(yè)，否則需錯車作業(yè)。

基于PLC語言編程實現(xiàn)上述邏輯功能，將計算結(jié)果通過Factory Talk瞬時性顯示輸出于生產(chǎn)操作界面（圖3）。第三位車廂反位檢測為翻車作業(yè)安全提供一道保障，是翻車機前檢測車廂的最后檢測方式。

圖3 第三位車廂反位檢測PLC程序

2 “三位一體化”翻車機車廂反位檢測實施效果及應(yīng)用前景

基于上述建立的“三位一體化”翻車機車廂反位檢測系統(tǒng)，可有效檢測車廂反位情況，避免車鉤扭斷等事故的發(fā)生。

2.1 第一、第二位車廂反位檢測

依據(jù)鐵路車號掃描系統(tǒng)結(jié)果，通過Excel編寫VBA檢測程序，預(yù)測性的反映了該車次內(nèi)每節(jié)車廂的車鉤連接狀態(tài)，根據(jù)其檢測結(jié)果可提醒翻車機操作人員，從而提前預(yù)知車廂反位情況；檢測結(jié)果更加直觀的實時顯示更新在車廂反位可視化動畫界面中，以此提醒操作人員和監(jiān)護人員本列車存在車廂反位，在作業(yè)過程中需提高警惕、注意監(jiān)護。但該檢測方法易受其他因素影響，如無法檢測盆車及不適用于特殊情況時摘鉤作業(yè)的情況。

2.2 第三位車廂反位檢測

將判定結(jié)果通過Factory Talk顯示在翻車機司機操作界面上。該檢測以風(fēng)管為檢測對象，是當(dāng)前檢測技術(shù)中可靠性最高的檢測方式，以此作為最后一道屏障，可確保各種復(fù)雜情況下每次翻車機翻卸車廂時能夠滿足要求?！叭灰惑w化”翻車機車廂反位系統(tǒng)解決了單一車廂反位檢測系統(tǒng)的不全面的問題，涵蓋了預(yù)測性、可視化和可靠性，三方面確認(rèn)和核實車廂車鉤連接方式，不放過任何一處車廂反位，確保了翻車機卸車作業(yè)的安全可靠性，避免因車廂反位造成生產(chǎn)事故損害公司利益和形象。

煤炭港口的卸車生產(chǎn)中，經(jīng)常性遇到車廂車鉤兩端均為固定車鉤的情況。這給公司生產(chǎn)經(jīng)營帶來了人力和財力的巨大浪費，據(jù)統(tǒng)計每月有上千次錯車情況，而每一列車都要安排監(jiān)護人員統(tǒng)計車鉤情況。另外夜間作業(yè)時常發(fā)生監(jiān)護人員疲勞導(dǎo)致誤判，從而造成鐵路賠償及鐵路誤工每年近幾十萬元?！叭灰惑w化”翻車機車廂反位檢測系統(tǒng)自動化程度高，節(jié)約大量人力資源；電子裝置需求和程序編寫簡單，便于推廣，經(jīng)濟成本較低。基于“三位一體化”構(gòu)建的三重檢測完成了對車廂反位情況進行多次檢測報警核實，基本避免了車廂反位所造成的生產(chǎn)事故。

3 總結(jié)

以生產(chǎn)為核心，滿足生產(chǎn)需要為中心，結(jié)合現(xiàn)場實際，經(jīng)過研討分析和技術(shù)咨詢，現(xiàn)進行了“三位一體化”翻車機車廂反位檢測系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，選擇了一條經(jīng)濟合理、簡便快捷的技術(shù)方案。此過程得到了上級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心與指導(dǎo)，得到了其他同事的支持協(xié)助，在此表示誠懇的感謝。希望借此系統(tǒng)可促使更多人將創(chuàng)新思考與現(xiàn)場作業(yè)結(jié)合，理論與實踐并進，在工作中發(fā)揮才智的力量，同時對國產(chǎn)、特別是港口翻車機設(shè)備的安全作業(yè)和效率提升起到一定的促進作用。