移动式架车机组认知

任务2　移动式架车机组认知

【活动场景】

在检修现场教学或用多媒体协助展现。

【任务要求】

掌握移动式架车机结构和安全保护功能。

【知识准备】

1.移动式架车机结构

移动式架车机组由6个架车机组组成，每组由4台移动式架车机组成。工作时，每组架车机组的4个架车机移动就位并固定在沿轨道两侧合宜的位置上，起升时由电控系统进行同步控制，确保各架车机、架车机组之间均匀同步架起整列车（6辆编组）、多节车辆、单节地铁车辆或工程车。每一台架车机均由机架、升降机构、托架、液压移动推车、电气控制五个组成部分（见图5.5）。工作时架车机以机械传动的形式传递运动和扭矩，具体是由电机带动减速机，再由减速机带动丝杠转动，然后由与丝杠配合的丝母带动托架上升，托架上的托头托住车体的架车位置，四台架车机作为一组，共同架起一个车体。

图5.5　移动式架车机结构图

（1）机架

机架为焊接框型梁结构，具有足够的强度和刚度，所有部件均安装其上，起重托架安装有滚轮，由丝杠及主螺母带动并沿机架上的立柱轨道滚动（托架的垂向力由丝杠传递给机架，其承载弯矩通过托架上的滚轮传递给机架），其上下限位由限位开关控制。

（2）传动升降装置

传动升降装置采用带制动电动机的立式行星摆线针轮减速机，通过联轴器带动承载丝杠旋转，通过主、辅螺母带动托架的升降。

（3）托架

托架由滚轮升降装置、丝杠螺母副装置、承托装置组成（承托装置设置传感器），通过联轴器与减速机联接构成架车机的运动部分，丝杠螺母副装置由丝杠、主螺母及辅助螺母组成，均为自锁型，无需其他的锁紧装置，即可确保安全。

在丝杠螺母副装置中配置有两个螺母，一个为主螺母（工作时的承载螺母），一个为辅助螺母（工作时的安全防护），可使安全性得到双重保证。两螺母间留有间隙，以防止在使用初期两螺母紧死，当主螺母在使用过程中其磨损达到一定程度时，辅助螺母可承受全部载荷，使升降动作安全可靠。

（4）液压起升行走小车

液压移动小车与机架连为一体，在无负载时可由人力起升架车机，并通过把手实现架车机的升降和移动，不需配备起重设备，一人操作即可完成在作业场地的移动就位。

2.电气控制系统

架车机的电器控制系统主要由电器控制柜、单机控制箱、远程控制按钮盒、上下限位开关、零位传感器、旋转编码器、电线电缆等部分组成，可完成架车机的配电、检测、保护和控制等功能。每台架车机组的托头上安装有接近传感器，当托头接触车体时自动停止，以保证架车前所有托头在同一水平面上。架车机的同步性由安装在电机上的旋转编码器控制，托架到达顶部时由限位开关限停，也可以在上升（或下降）过程中的任意位置停机，以便完成相应的作业。

（1）电器控制柜

电器控制柜由断路器、接触器、继电器、热继电器来完成系统的配电、供电、电路保护等功能。热继电器设有对电机的过载保护功能，所有电机均具有安全互锁功能，当任何一台电机发生过载时，所有电机同时停止工作。

（2）单机控制箱

每台架车机上都安装有控制箱，各控制箱上均有手动控制按钮，可单独控制架车机的升降。并设有紧急停车按钮，在架车机采用集中控制方式时，当工作组中任意一台架车机的紧急按钮被按下时，所有协同工作的架车机全部同时停机。

（3）远0.

远0.可以在车辆的另外一侧集中控制单组架车机的升降和停止。

（4）上下限位开关

每台架车机上装有上下限位开关，控制托架移动的上、下限位置，在自动同步运行模式下，当架车机运行行程达到上、下限位时自动停车。

（5）零位传感器

每台架车机托架的承托部分装有接近开关，用以检测架车机架车行程的零位点。

图5.6　主控柜

图5.7　单体架车机

图5.8　控制柜背面分布图

（6）旋转编码器

每台架车机的电机制动盘上装有旋转编码器，用以检测电动机旋转运动的角度位移，并换算成架车机托架的直线位移，用以监控各架车机的同步工作状态。

（7）电线电缆

包括电机的电源线、编码器的信号线和控制线。各电源线、控制线和信号线与控制柜均采用预埋电缆加快速接头的连接方式，拆装十分方便。各连接电缆及控制线设置了防护套，以防电线电缆在使用过程中挤压变坏，且满足电气安装行业标准。

3.移动式架车机安全保护功能

（1）声光报警功能

移动式架车机设有声光报警装置，当架车机在工作时和在车体托架为闭锁状态时，开始声光报警以提醒工作人员和过往行人注意安全和提醒工作人员提高工作注意力。

（2）极限位置停机保护功能

每台移动式架车机及其托架都设有上、下限位开关和上、下极限限位开关（限位采用双限位安装方式，以确保设备的安全运行）。当任意一台架车机升到最高位置或降到最低位置时，电控系统在自动切断电机电源的同时，进行声音报警以提醒现场工作人员。

（3）架车位置提示功能

各托架提升臂设有操作人员易于识别的最高和最低位置的黄色荧光指示标志，以便于操作人员观察。

（4）超高超低位置停机及光电提示功能

各托架提升臂设有超高和超低位置的红色灯光指示，当系统中任一台架车机到达超高或超低限位时，电控系统在自动切断电机电源的同时，进行声音报警以提醒现场工作人员。直到故障得到排除，设备方可重新使用。

（5）失效、误操作保护功能

①移动式架车机的所有电源开关和选择开关都是钥匙型的，保证由专业人员才能操作，以防因为误动作出现人员或设备的损伤。

②“上升、下降”单项保护，在联动操作时，电气线路通过对“上升、下降”的互锁保证其只能向上升或下降一个方向运作。

③当一台单机上的同步传感器失效，PLC根据同步传感器输出信号的异常，立即发出信号，停止其他架车机工作，进行系统保护，防止车辆倾覆。

④因为某种原因造成电机转动而载重螺杆卡死不转时，PLC根据托头处的传感器输出信号的异常，将指令传递给控制系统延时切断架车机运行并报警，避免被架车辆的倾覆。

⑤当选择组合联动操作后，出现不同步现象达到一车位任意二柱超过4mm，相邻二车位任意二柱超过6mm，相邻三车位任意二柱超过8mm，全列六车位任意两柱超过12mm范围时，电气控制系统自动进行调整，如果在设定的调整时间内不能满足同步精度要求时，电控系统在自动切断电机电源的同时，进行声音报警以提醒现场工作人员。

⑥当主接触器失效，PLC进行监控、保护。

⑦当辅助接触器误操作或失效，PLC进行监控、保护。

⑧各行程开关均设有遮挡，防止在工作中的误碰。各台架车机均设有紧急停车控制按钮，当工作中的任一移动式架车机的急停按钮被按下时，所有协同工作的其他移动式架车机全部同时停机。

⑨具有良好的电气连锁功能，能防止由于误操作而损坏车辆和设备。当一台移动式架车机的电机出现故障时，系统内各台移动式架车机组的电机都自动停止运转，且当同步系统发生任何错误时，每台移动式架车机均能自动停车。

⑩每台架车机的电机具有各相的过流、欠压、缺相、温升、相序保护。当一台架车机的电机保护系统动作时，整个系统将自动停止工作。

整套移动式架车机组具有完善的故障自诊断功能，对设备的状态进行全面的监控和显示报警，并能对故障部位和故障类型作出正确判断。

（6）双螺母安全保护功能

移动式架车机的螺母设计为双螺母结构。安全螺母和工作螺母之间设置工作螺母磨损间检测开关，其主要保护功能为：

工作螺母磨损监测开关作用为通过工作螺母和安全螺母之间的电位传感器即时监控/检测承载螺母磨损量，一旦承载的工作螺母超过设计磨耗，工作螺母与安全螺母之间的电位传感器被激发，安全螺母立刻作用，电位传感器发出信号通知PLC进行报警、停机，提醒检修人员及时检修，此时架车机不能再继续上升，在操作者对磨损情况确认可安全下降时，可通过一定的操作将架车机安全落下，实施更换工作螺母。

托架与工作螺母防脱开监测开关的作用是在各架车机实施同步下降作业中，一旦某托架受到阻卡，致使与工作螺母脱开时，向上压合防脱开监测开关，防脱开监测开关发出信号通知PLC进行报警、停机，提醒操作人员及时排除受阻托架下方的物体。

（7）电气互锁保护功能

移动式架车机组的各电机采用电气互锁。当一台移动式架车机的电机出现故障时，系统内各台移动式架车机组的电机都自动停止运转。

（8）架车机落地保护功能

架车机底座上设有两个底座落地传感器，目的主要是防止底座在完全没有落实的情况下，开始架车作业，造成车辆或设备的损坏。只有所有落地传感器全部触发并将触发信号传输给PLC输入模块，架车机安全保护电路才具备接通条件，否则不能操作架车机上升或下降。

（9）丝杆断裂保护功能

当丝杠突然发生断裂时（此种可能性的发生概率非常小），由于丝杠采用上承载、上传动的方式，如果发生丝杠断裂，也只能是上承重部分丝杠断裂（也就是丝杠螺母以上部分断裂），丝母下部丝杠还能作为支撑，防止所架车体倾覆。

【任务实施】

在架车作业现场学习各部分结构和功能。

（1）架车机机械部分结构：机架、传动升降装置、托架、液压起升行走小车。

（2）架车机组电气控制系统结构和组成：电气控制柜、单机控制箱、远程控制按钮盒、上下限位开关、零位传感器、旋转编码器、电线电缆。

（3）架车机安全保护功能：声光电报警功能、极限位置停机保护功能、架车位置提示功能、超高超低位置停机及光电提示功能、失效、误操作保护功能、双螺母安全保护功能、电气互锁保护功能、架车机落地保护功能、丝杆断裂保护功能。

【知识链接】

移动式架车机安全保护电路比较分析

1.德国Neuero与中铁工程研究所两种移动式架车机的安全保护

1）德国Neuero移动式架车机安全保护构造

Neuero移动式架车机主要的保护有：急停保护，上、下限位保护，螺母磨耗保护，托架阻塞限位保护和相序保护等保护组成。Neuero移动式架车机在安全保护回路中设计了一个安全保护继电器，移动式架车的各种保护开关的常闭触点串联作为安全保护继电器输入。当有保护信号触发时，安全保护继电器输出两组保护信号，一组连接PLC的输入模块作为PLC的输入信号，一组连接到输出模块直接控制主接触器断开电机电源。

2）中铁工程研究所移动式架车机安全保护构造

中铁移动式架车机主要的保护有：急停保护，上、下限位保护，螺母磨耗保护。中铁移动式架车机的设计方法是将各种保护的触点各自与PLC输入模块连接作为PLC的输入信号，通过程序利用PLC的输出信号直接控制接触器断开电机电源。

2.两种移动式架车机的安全保护电路的比较和分析

1）Neuero移动式架车机安全保护电路的设计原理分析

在Neuero移动式架车机安全保护电路中，急停开关、上限位开关、下限位开关、螺母磨耗保护开关、托架阻塞限位保护的常闭触点和主控制柜钥匙开关全部串联后接入到安全保护继电器，构成一个紧急停止保护监测回路，当钥匙开关闭合后，安全保护继电器输出一个直流电信号经过串联的各保护开关常闭触电后回到输入接点（CH1）。在移动式架车机工作过程中，如果有急停开关触发或其他保护开关被触发，安全保护继电器检测到紧急停止输入信号，输出两路紧急停机信号。安全保护继电器通过第1组触点控制输出一个DC24V电压给PLC输入模块作为紧急停止信号，通过PLC程序控制断开输出模块上的触点到主接触器线圈。另外一路紧急停机信号通过将安全保护继电器23、24触点串联到主接触器230V电源回路，直接断开主接触器线圈。

2）中铁移动式架车机安全保护电路的设计原理分析

在中铁移动式架车机安全保护电路设计中急停开关，螺母故障保护开关，落地保护限位开关和上、下限位开关分别连接PLC输入模块，作为紧急停止输入信号，通过程序设计利用PLC输出制接触器断开达到紧急停机的目的。

3.两种移动式架车机的安全保护电路的比较

中铁移动式架车机安全保护电路设计比较简单，通过程序设计直接利用PLC的输入输出端子实现安全保护和紧急停机的目的。这种设计完全依赖于PLC的程序设计，若急停开关或其他保护开关对应的PLC内部的软触点失效时，保护开关触发时PLC不会输出紧急停机信号，移动式架车机的安全保护功能失效，达不到紧急停机的目的。Neuero移动式架车机安全保护电路利用安全保护继电器的设计，能够实现同时通过PLC控制移动式架车机紧急停机和通过安全保护继电器直接控制移动式架车机紧急停机。这种设计避免了因为PLC有问题导致无法紧急停止移动式架车机的危险。

通过以上的分析和比较，Neuero移动式架车机安全保护电路的设计更为合理和安全，大大降低了移动式架车机在升降地铁车辆时发生车辆倾覆的危险性。

【效果评价】

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