城市轨道交通固定式架车机的安全可靠性因素分析

城市轨道交通固定式架车机的安全可靠性因素分析摘要:鉴于城市轨道交通车辆的机械结构特点与运营作业要求,采用固定式架车机对车辆进行解列或不解列的架落车作业,不仅可提高检修作业的工作效率,同时保证检修作业的安全可靠。本文通过分析固定式架车机的性能和机理,提出固定架车机在设计、制造中需重点考虑的涉及安全性、可靠性的主要因素。

研究结论:通过分析,提出固定式架车机在车辆段工艺设计中应注意的涉及安全性、可靠性的问题。

关键词:固定式架车机安全性可靠性

城市轨道交通运营的特点和需求决定了地铁列车实行高密度、小编组的开行方案,一般情况下为固定编组,车辆与车辆之间通常采用半自动车钩和半永久牵引杆连接。当列车队中的车辆或某一转向架发生故障需要维修时,则需要进行架车作业,脱离故障单元。由于车辆之间不同连接方式的电气连接、机械连接、风管连接十分复杂,解编作业和架车作业将消耗很多时间。为提高作业效率,固定式架车机组应运而生,可极大地满足城市轨道交通车辆段的检修作业要求,目前这种设备已在国外以及上海、北京、广州、南京等车辆段大量使用使用。

1 固定式架车机的使用目的

如前所述,固定式架车机组主要是满足固定列车编组的检修作业

需要。其作用一是在不完全解体条件下的单节车辆解钩或单个转向架更换,二是整列车解钩作业以及全部转向架推出检修。(图1,2,3)

2 国内地铁领域固定式架车机的主要使用参数

2.1 环境参数

环境温度:-5～45℃;

相对湿度:在25℃时相对湿度小于95%;

地震烈度为Ⅵ度;

海拔高度:≤1000m;

满足安装于室内空气中含有酸雨、灰尘、硫酸化合物、二氧化硫等腐蚀场合。

2.2 主要技术参数

(1)起重能力

每套架车机的转向架架车单元合计起重能力:400kN;

每套架车机的车体架车单元合计起重能力400kN。

(2)起升高度

车辆架车机最大升程≥1,600mm;

车体架车机最大净升程≥3,000mm;

(3)各架车机升降立柱间净宽

车辆架车机净宽≥3,000mm;

车体架车机净宽≥3,100mm; (4)升降速度

各升降机升降速度≤400mm／min。

(5)升降同步误差±5mm;

(6)驱动功率:

转向架架车单元 5.5kW

合计5.5×6 =33kW

车体架车单元 2.2kW

合计2.2×12=26.4kW

总计59.5kW

总计:59.4kW

2.3 设备同步性能

(1)与相邻架车机构之间的高度偏差

8mm

(2)任何架车机之间的高度偏差

8mm

(3)每条轨道的两端点间的水平偏差

+6mm

(4)每台架车机两条轨桥中心线间的水平偏差+6mm

(5)降下后的架车机桥应与车间轨道平齐纵向间隙≤10mm

接头高低差≤1mm

3 固定式架车机安全可靠性的保护措施

3.1 声光警示

当架车机工作时设有声光警示信号;

3.2 人工操作与监护

(1)为能在控制架车机工作的同时还能及时了解车厢两侧的情况,通过PLC控制程序设置,两个工作人员在车厢两侧共同控制相互确认

架车机处于安全工作状态,并监视车厢的举升情况。控制器为安全模式配置,采用点动下按运行方式,任何一个人松手,架车机立即停机。

(2)专人操作

电源开关和选择开关等都设置专门钥匙,只有专业人员才能操作。

(3)维修开关

在地坑一层的接线箱上安装一个维修开关,工作人员在地坑中检修时,可以将这个开关关断,这时系统的动力电源即被切断,这样可以防止维修过程中对设备误操作并保证地坑中人员的人身安全。

3.3 机械保护

(1)承载螺母、安全螺母

承载螺母和安全螺母为青铜材料(GC-CuSn12),耐用性好。在所有承载螺母的下面都设有安全螺母,一旦发生承载螺母破坏或螺杆螺纹破坏时,安全螺母将起到承载作用,以确保设备安全。

安全螺母采用特殊设计可承受全部载荷,因而,对整个架车机系统来说没有紧急的危险。主提升螺母和安全螺母的新安装间隙为3.6～4.2mm。

(2)带自锁功能的螺纹丝杆

提升螺杆采用梯型螺纹,具有自锁功能,梯形螺纹丝杆由C45碳钢制造,有防尘的丝杆护套保护,这是架车机行业普遍认同的安全可靠防跌落镇定措施。

丝杆有防尘的丝杆护套保护,每个丝杆的自动润滑转向架举升单元和车体举升/支撑单元的每根丝杆均配有自动润滑装置。(图4) 自动润滑装置可持续向丝杆压送润滑脂12个月,经由电化学反应提供自动润滑,可定期更换。

(3)防滚落装置

每个起升横梁上均设置带凹缘的防滚落装置升降轨,作业时轮踏面位于特殊加工的防滚落槽内,结构简单可靠,确保在举升过程中,转向架不会从轨道桥上滚落下来。该系统的优点是不会被铁锈或其他任何零件的不活动而卡死。因此,该系统不需要能引起故障的电控系统。为了准确的定位车辆/转向架,在凹陷处安装有车轮探测设备和限位开关。

(4)辅助轨道

设置辅助轨道,使螺杆在车辆进出架车机时处于无载荷状态,避免螺杆受意外冲击载荷的影响,确保安全。

(5)架车单元卡住保护

为防止架车单元卡住时电机继续运行而损坏机械结构,在架车单元承载螺母上安装一个保护开关。当架车单元卡住时,装在安全螺母上的支杆压动这个保护开关,发出信号,控制系统命令停机,并禁止架车机下降运动。只能上升运动使架车单元脱离阻卡故障区,然后排除造成故障的原因。(图5，6)

3.4 电气保护

(1)急停开关

在联动工作方式下,现场按下任何一个急停开关都将切断所有正在工作架车单元的动力电源,使架车机立即停机。

(2)限位开关

设定正确的运行行程,保证设备运行于安全工作范围,防止机械运行行程超出工作范围。在单动工作方式时,每个架车单元的限位开关仅限制自身的工作;而在联动工作方式时,如果某个架车单元的限位开关动作,所有架车单元同时停机。每个位置的限位功能由组合式限位开关实现动作控制,即两只限位开关完成。如在上限位置设置上终点限位开关和上极限限位开关,确保在上终点限位开关故障时仍可具有上限位功能。

该限位开关直接连接在举升变速箱上部的位置。全部停止位置(运行0/1600高度限位和安全限位以及下降距地面150/400mm安全限