一、引言
移車(chē)臺(tái)是鐵路車(chē)輛生產(chǎn)制造及修理過(guò)程中，在不同軌道間平行轉(zhuǎn)軌作業(yè)所必須具備的專(zhuān)用轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備。傳統(tǒng)移車(chē)臺(tái)一般采用 380V 三相四線制高架滑觸線供電，我公司在傳統(tǒng)移車(chē)臺(tái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶(hù)需要進(jìn)行開(kāi)拓**，設(shè)計(jì)研發(fā)出該低壓直流移車(chē)臺(tái)，該移車(chē)臺(tái)的供電方式為基礎(chǔ)地面采用兩條單相低壓直流 36V 供電軌道對(duì)移車(chē)臺(tái)進(jìn)行供電，取代了傳統(tǒng)的高架滑觸線供電方式，該技術(shù)在移車(chē)臺(tái)上的成功應(yīng)用，為低壓直流技術(shù)在移車(chē)臺(tái)及其它相關(guān)機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用拓寬了道路。
本文介紹了低壓直流移車(chē)臺(tái)優(yōu)點(diǎn)、主要性能指標(biāo)、供電方案的設(shè)計(jì)、供電軌道的制造方法、平穩(wěn)取電問(wèn)題的解決、主要結(jié)構(gòu)組成、自動(dòng)對(duì)軌系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及低壓直流移車(chē)臺(tái)在鐵路車(chē)輛制造行業(yè)的應(yīng)用前景等。
二、低壓直流移車(chē)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)
低壓直流移車(chē)臺(tái)將車(chē)間 380V 交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嗟蛪褐绷?36V 電源，通過(guò)移車(chē)臺(tái)運(yùn)行基礎(chǔ)的供電導(dǎo)軌為移車(chē)臺(tái)供電，即該移車(chē)臺(tái)所需電源從整流器輸出后至基礎(chǔ)導(dǎo)電軌，再到整個(gè)移車(chē)臺(tái)整個(gè)電控系統(tǒng)全部為直流 36V安全電壓，解決了傳統(tǒng)移車(chē)臺(tái)采用 380V 三相四線制高架滑觸線供電的缺點(diǎn)，因此該移車(chē)臺(tái)與傳統(tǒng)移車(chē)臺(tái)相比主要具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：**，無(wú)需設(shè)置三相四線制高架滑觸線，解決了高架滑觸線的鋼構(gòu)架及安裝制造成本；**，該移車(chē)臺(tái)采用直流 36V 單相低壓電源供電，不存在 380V 高壓電各項(xiàng)不安全因素，為車(chē)間的安全生產(chǎn)提供了保障；第三，解決了高架滑觸線供電對(duì)廠房運(yùn)行造成的阻礙，使車(chē)間空間利用率提高；第四，該移車(chē)臺(tái)解決了天車(chē)吊運(yùn)、地面運(yùn)輸與車(chē)輛轉(zhuǎn)運(yùn)三維空間的干涉問(wèn)題，使廠房作業(yè)空間小、轉(zhuǎn)運(yùn)量大切工序復(fù)雜的工藝布局難題得到了解決。
三、移車(chē)臺(tái)的主要性能指標(biāo)
額定載重：60t；移車(chē)臺(tái)長(zhǎng)度：21m；移車(chē)臺(tái)上軌距：1435mm；移車(chē)臺(tái)總安裝功率：18kw；走行速度：0 ～ 30m/min；移車(chē)臺(tái)走行軌面高：-260mm；移車(chē)臺(tái)供電電壓：直流 36V；移車(chē)臺(tái)運(yùn)行基礎(chǔ)長(zhǎng)度：60m。
四、供電方案設(shè)計(jì)
因?yàn)檐?chē)間為移車(chē)臺(tái)提供的是交流 380V 交流電，如何將車(chē)間交流 380V 交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)?36V 直流電源是移車(chē)臺(tái)開(kāi)發(fā)能夠順利進(jìn)行的關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證與研究*終確定方案為首先通過(guò)整流器將車(chē)間提供的 380V 交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橐栖?chē)臺(tái)所需的單相低壓直流 36V 電源輸送給移車(chē)臺(tái)供電軌道，通過(guò)基礎(chǔ)供電導(dǎo)軌為移車(chē)臺(tái)供電，經(jīng)過(guò)研究討論決定基礎(chǔ)設(shè)置 2條相距 1m 的低壓直流 36V 供電軌道對(duì)移車(chē)臺(tái)基礎(chǔ) 60m 長(zhǎng)度范圍進(jìn)行供電，為防止供電軌道遠(yuǎn)端電壓衰減到小于 35V以下影響移車(chē)臺(tái)的正常運(yùn)行，因此 36V 供電電源采用基礎(chǔ)中間位置引入，這樣只需一個(gè)整流器即可滿(mǎn)足移車(chē)臺(tái)電源的轉(zhuǎn)換需求，且基礎(chǔ)兩端電壓也不會(huì)有衰減超差現(xiàn)象。為保證基礎(chǔ)供電軌道兩端電壓衰減小，供電軌道必須采用導(dǎo)電銅排做導(dǎo)電載體，因?yàn)殂~排的電阻率較小，導(dǎo)電效果優(yōu)良，可是考慮到導(dǎo)電銅排導(dǎo)電性能雖好，但不如鋼材耐磨；而鋼材雖耐磨但導(dǎo)電性能又不如銅排，因此經(jīng)過(guò)綜合分析決定基礎(chǔ)供電軌采用高度為 160mm 的工字鋼，并在立筋上貼合導(dǎo)電銅排的組合供電軌形式對(duì)移車(chē)臺(tái)進(jìn)行供電，該組合供電方式即發(fā)揮了銅排的導(dǎo)電效果，又達(dá)到了供電軌道剛度需求，供電軌埋在移車(chē)臺(tái)走行基礎(chǔ)地面內(nèi)，導(dǎo)電軌工字鋼上平面與基礎(chǔ)地面水平，供電時(shí)首先在車(chē)間電控柜處利用整流器將車(chē)間 380V 三相四線制交流電源轉(zhuǎn)換為 36V 單相直流
低壓電源輸送到基礎(chǔ)供電軌上的導(dǎo)電銅排，利用銅排對(duì)整個(gè)移車(chē)臺(tái)基礎(chǔ)長(zhǎng)度進(jìn)行輸電，在移車(chē)臺(tái)上設(shè)置取電裝置為移車(chē)臺(tái)從供電軌道進(jìn)行取電，整各供電方案如圖 1 所示。
五、基礎(chǔ)供電導(dǎo)軌的制造方法
為保證移車(chē)臺(tái)平穩(wěn)運(yùn)行，移車(chē)臺(tái)供電軌道對(duì)地絕緣阻值應(yīng)大于 0.5MΩ，為達(dá)到該絕緣指標(biāo)，首先在工字鋼底面鋪設(shè) 3mm 厚絕緣橡膠板，再利用絕緣卡板將工字鋼固定在基礎(chǔ)地面上，并調(diào)平頂面，接口處焊接后打磨光滑，然后將導(dǎo)電銅排與工字鋼立筋貼合緊密，用螺栓連接緊固，為保證銅排的導(dǎo)電效果，銅排與銅排接縫處采用銅焊接，銅排截面尺寸 50mm×5mm，為加大供電軌道與基礎(chǔ)絕緣電阻，在銅排與工字鋼安裝完畢后需在兩側(cè)面涂刷 3mm 厚的瀝青，整個(gè)導(dǎo)電軌道任何金屬部件不得與基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)相連，安裝完畢檢測(cè)合格后將該供電軌道基礎(chǔ)用混凝土二次填平，基礎(chǔ)導(dǎo)電軌道的做法如圖 2 所示。
六、平穩(wěn)取電問(wèn)題的解決
因移車(chē)臺(tái)運(yùn)行*大速度為 30m/min，如果取電裝置接觸不好移車(chē)臺(tái)就無(wú)法平穩(wěn)運(yùn)行，這樣就存在移車(chē)臺(tái)如何從基礎(chǔ)導(dǎo)電軌平穩(wěn)取電的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究，本文中的移車(chē)臺(tái)采用安裝在前后兩個(gè)主梁上的兩個(gè)取電刷為移車(chē)臺(tái)從基礎(chǔ)供電軌進(jìn)行取電，即對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)每條導(dǎo)電軌道移車(chē)臺(tái)設(shè)有前后兩個(gè)取電刷進(jìn)行取電，共設(shè)置四個(gè)取電刷，這樣即使一個(gè)導(dǎo)電刷接觸**，另一個(gè)也會(huì)正常取電，保證取電刷的平穩(wěn)，取電刷由定位座、內(nèi)置彈簧導(dǎo)電滑桿及受電觸頭組成，該裝置通過(guò)內(nèi)置彈簧給受電觸頭一定的受電貼合力，使受電觸頭時(shí)刻保持與供電軌道接觸良好，為提高受電觸頭的導(dǎo)電性及耐磨性，該受電觸頭采用耐磨性能高、導(dǎo)電性能好的錫青銅制作。取電過(guò)程如圖 3 所示。
七、機(jī)械方案設(shè)計(jì)
由于該移車(chē)臺(tái)緩坡高 260mm，額定載重為 60t，在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)移車(chē)臺(tái)的受力特點(diǎn)及功能要求，移車(chē)臺(tái)整體結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)為由鋼構(gòu)車(chē)架、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、渡橋系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和警示系統(tǒng)等部分組成。
1. 主體車(chē)架
鋼構(gòu)車(chē)架主要由主梁、橫梁及縱梁成立體網(wǎng)狀箱型結(jié)構(gòu)組焊而成，材質(zhì)為 Q345E，該材質(zhì)具有良好的綜合力學(xué)性能及焊接性能，其中主梁為650mm×370mm 的箱型梁結(jié)構(gòu)，因箱型梁結(jié)構(gòu)是閉合薄壁截面，具有抗扭剛度很大、承載穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，主梁的上下蓋板厚度 14mm，兩側(cè)腹板厚度為 8mm，為加強(qiáng)主梁剛度及穩(wěn)定性，在主梁內(nèi)部加入中間隔板，隔板厚度 6mm，隔板之間距離為 500mm；橫梁為 185mm×240mm 的箱型梁結(jié)構(gòu)；主梁、橫梁及縱梁組焊成移車(chē)臺(tái)車(chē)體承載鋼構(gòu)骨架，此種結(jié)構(gòu)可將轉(zhuǎn)軌車(chē)輛重量在車(chē)輪與移車(chē)臺(tái)接觸處進(jìn)行橫向及縱向分解，*終分解到移車(chē)臺(tái)兩側(cè)主梁，此種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗扭、抗彎剛度好，抗變形能力強(qiáng)，以及承載力大等特點(diǎn)。鋼構(gòu)車(chē)架上鋪設(shè)轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行的軌道，軌道截面積為70mm×35mm，踏面尺寸與 P50 標(biāo)準(zhǔn)鋼軌相同，材質(zhì)為 45 鋼調(diào)質(zhì)處理。
2. 驅(qū)動(dòng)走行系統(tǒng)
移車(chē)臺(tái)設(shè)有驅(qū)動(dòng)走行系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)走行系統(tǒng)主要由 2 臺(tái)功率為 6.3kW 型號(hào)為 DC48-6.3-15A5-ZD 的直流串勵(lì)三合一減速機(jī)組成，兩臺(tái)減速機(jī)分別控制移車(chē)臺(tái)兩端的 2 個(gè)踏面直徑 500mm 的主動(dòng)走行輪實(shí)現(xiàn)移車(chē)臺(tái)的前進(jìn)、后退及停車(chē)等功能；走行速度 0 ～ 30m/min 無(wú)級(jí)可調(diào)；該驅(qū)動(dòng)走行系統(tǒng)具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)。
（1）直流減速機(jī)調(diào)速范圍廣且平滑、分級(jí)精細(xì)，便于無(wú)級(jí)調(diào)速控制，因此兩臺(tái)減速機(jī)同步控制效果好，移車(chē)臺(tái)走行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)跑偏及啃軌現(xiàn)象。
（2）減速機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，造型美觀，起動(dòng)和調(diào)速性能好，承受過(guò)載能力強(qiáng)，受電磁干擾影響小，能耗低，以及傳動(dòng)性能優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。
（3）減速機(jī)傳動(dòng)效率高，可達(dá)到 96%，且轉(zhuǎn)矩比較大，振動(dòng)小，噪音低，適宜廠房?jī)?nèi)使用，且比交流減速機(jī)節(jié)能環(huán)保。
（4）具有電機(jī)溫升低，可靠性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、操作簡(jiǎn)單、能夠適應(yīng)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的工作特點(diǎn)。
（5）減速機(jī)通用性強(qiáng)，使用維護(hù)方便，維護(hù)成本低，維護(hù)保養(yǎng)只需備用內(nèi)部幾個(gè)傳動(dòng)件即可保證整機(jī)正常生產(chǎn)的維修保養(yǎng)。
（6）該減速機(jī)采用新型密封裝置，保護(hù)性能好，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可在有腐蝕、潮濕等惡劣環(huán)境中連續(xù)工作。
3. 自動(dòng)對(duì)軌系統(tǒng)
該移車(chē)臺(tái)設(shè)有自動(dòng)對(duì)軌系統(tǒng)，通過(guò) PLC 邏輯控制部分和接近開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)軌目的。自動(dòng)對(duì)軌和手動(dòng)對(duì)軌方式可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)互相轉(zhuǎn)換，當(dāng)自動(dòng)對(duì)軌系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可切換到手動(dòng)對(duì)軌方式進(jìn)行手動(dòng)對(duì)軌。自動(dòng)對(duì)軌系統(tǒng)為在移車(chē)臺(tái)上設(shè)置一個(gè)光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)，在基礎(chǔ)每個(gè)軌道相應(yīng)位置設(shè)置相對(duì)應(yīng)的一個(gè)減速接近開(kāi)關(guān)及一個(gè)停止接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)操作者發(fā)出自動(dòng)對(duì)軌信號(hào)后，信號(hào)傳送給邏輯控制部分 PLC，PLC 開(kāi)始執(zhí)行其邏輯控制，即系統(tǒng)開(kāi)始通過(guò)設(shè)置在移車(chē)臺(tái)上的光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)移車(chē)臺(tái)運(yùn)行基礎(chǔ)上的減速接近開(kāi)關(guān)及停止接近開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)反饋移車(chē)臺(tái)的到位信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)軌。
自動(dòng)對(duì)軌原理為：設(shè)備啟動(dòng)后首先以設(shè)定的加速時(shí)間勻加速運(yùn)行，直到達(dá)到設(shè)定的速度，移車(chē)臺(tái)開(kāi)始全勻速運(yùn)行，當(dāng)需要對(duì)軌時(shí)，操作室選擇所需對(duì)軌的軌道編號(hào)，移車(chē)臺(tái)即開(kāi)始執(zhí)行對(duì)軌命令，移車(chē)臺(tái)的光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)開(kāi)始檢測(cè)減速接近開(kāi)關(guān)，當(dāng)移車(chē)臺(tái)運(yùn)行到對(duì)應(yīng)的軌道的減速接近開(kāi)關(guān)上方時(shí)，光電開(kāi)關(guān)給 PLC 一個(gè)信號(hào)，移車(chē)臺(tái)開(kāi)始減速，當(dāng)運(yùn)行到停止接近開(kāi)關(guān)位置時(shí)，接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作給 PLC **個(gè)信號(hào)，移車(chē)臺(tái)停止，完成自動(dòng)對(duì)軌。
4. 電氣控制系統(tǒng)
在移車(chē)臺(tái)的主梁中間位置設(shè)有移車(chē)臺(tái)的電氣控制系統(tǒng)及操作臺(tái)，操作臺(tái)上設(shè)有操作桿及操作按鈕；操作者通過(guò)操作桿及按鈕實(shí)現(xiàn)移車(chē)臺(tái)前進(jìn)、后退及停車(chē)等操作。電控系統(tǒng)通過(guò)電位計(jì)調(diào)節(jié)電壓的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)直流調(diào)速器的控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)移車(chē)臺(tái)走行電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，達(dá)到移車(chē)臺(tái)運(yùn)行系統(tǒng)的無(wú)級(jí)調(diào)速功能，在移車(chē)臺(tái)的操作室內(nèi)設(shè)有控制柜及操作臺(tái)，操作臺(tái)上設(shè)有操作桿及按鈕；通過(guò)操作桿及按鈕可以完成移車(chē)臺(tái)前進(jìn)、后退、制動(dòng)、停機(jī)、緊急停止、自動(dòng)對(duì)軌和點(diǎn)動(dòng)等操作，系統(tǒng)具有編程簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
八、推廣應(yīng)用情況
國(guó)產(chǎn)單相低壓直流移車(chē)臺(tái)為今后移車(chē)臺(tái)及類(lèi)似產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了新的思路，既解決了高架滑觸線供電對(duì)廠房帶來(lái)的阻礙，又避免了 380V 高壓電不安全因素，而且解決了天車(chē)運(yùn)輸、地面運(yùn)輸與車(chē)輛轉(zhuǎn)運(yùn)三維空間的工序干涉問(wèn)題，使車(chē)間空間利用率得到了提高，工序更加緊湊，滿(mǎn)足了客戶(hù)的生產(chǎn)需求，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，得到了用戶(hù)的好評(píng)。
