光電開關有幾種

曹志傑

北京馬赫天誠科技有限公司 北京 100142

摘 要：動車轉向架立體倉庫是由四立柱過載堆垛機、軌道式過載貨架、移軌車組成。堆垛機載有提取器，其採用推拉方式使轉向架沿軌道移動。為防止堆垛機移動時轉向架在載貨臺上出現滑動，安裝了電動止輪器對轉向架前後輪進行機械止擋。存入貨位後，在貨位端頭設定安全鎖，對轉向架進行保護。透過採取一定的存取工藝方法過程實現轉向架全自動立體存取。

關鍵詞：動車轉向架；立體倉庫；堆垛機

中圖分類號：TH 248 文獻標識碼：B 文章編號：1001-0785（2020）14-0059-04

0 引言

隨著中國鐵路技術的發展，動車交通網路已經成為中國重要的交通動脈，同時為了合理分配動車的不同級別檢修，在國內七個重要城市設定了動車段，分別為瀋陽動車段、北京動車段、西安動車段、上海動車段、武漢動車段、成都動車段、廣州動車段。其中，動車轉向架在動車拆解後和檢修完成後採用立體倉庫進行儲存，可以節省空間，同時可提高轉向架的排程效率。

本文所述動車轉向架立體倉庫系統採用國內獨有的過載四立柱堆垛機，該產品獲得北京市科委落地轉換專案獎勵，為中國動車段智慧裝備產品提供了一種有效的解決方案。

1 轉向架立體倉庫總體結構

1。1 裝置系統組成

如圖1 所示，動車轉向架立體倉庫的機械硬體系統主要由帶平行雙軌道的基坑、移軌車、四立柱堆垛機和貨架組成，其他附屬控制系統有配電櫃和監控櫃。移軌車和堆垛機在基坑的雙軌道上行走；移軌車頂上安裝對接軌道，用來接通基坑兩側的軌道，方便轉向架透過；堆垛機的載貨臺可以跟隨堆垛機沿著基坑軌道前後執行，同時，還可沿著四根立柱實現升降動作，在載貨臺上的搬運器實現對轉向架的搬運。貨架佈置在基坑的兩側，可以設定為多層，每個貨位設定為平行軌道，帶有前後止擋，在前後止擋之間存放轉向架。

1。2 搬運器結構

由於需要搬運的轉向架屬於過載物品，無法採用傳統貨叉進行插取。根據轉向架的四輪可以滾動的結構特點，採用對輪子進行推拉的方式移動轉向架，圖2 所示為載貨臺搬運器的結構圖。

1。 堆垛機 2。 庫口軌道 3。 移軌車電氣櫃 4。 巷道地溝 5。 總電源櫃 6。 移軌車 7。 監控機 8。 堆垛機電氣櫃 9。 貨架 10。 地軌

圖1 轉向架立體庫系統構成總圖

1。 軌道 2。 楔形端頭 3。 貨叉 4。 提取器 5。 伸縮小輪6。 機械止擋

圖2 載貨臺搬運器結構圖

可以看出，載貨臺上配置了兩條軌道，每條軌道的端頭安裝了楔形塊，可以以載貨臺為中心左右伸縮與入庫口軌道、貨位軌道定位對接。貨叉作為提取器的移動軌道，也同樣可以以載貨臺為中心攜帶提取器左右伸縮；提取器設定了四組移動輪，卡在貨叉的兩根橫樑上左右移動；同時提取器設有四個伸縮小輪，具有伸縮和夾緊的功能。在其中一根軌道的一側安裝兩臺電動機械止擋，止擋塊可以伸過軌道，形成止擋空間，將轉向架卡在載貨臺正中間。

提取器的伸縮輪有3 種狀態：伸縮小輪在鬆開且縮回狀態、伸縮小輪鬆開且伸出狀態、伸縮小輪夾緊且伸出狀態，如圖3 所示。提取器需要移動到轉向架前後輪對之一的正下方，透過伸縮輪來夾持輪對的兩側邊緣，實現對轉向架的推拉產生移動。

提取器只有在載貨臺軌道與入庫口軌道、貨架軌道對接時才能沿著伸出的貨叉移動到轉向架的正下方夾取輪對。在提取器的四隻伸縮輪側面皆安裝光電開關，用來檢測提取器是否移動到轉向架輪對下方、確定 是否可以伸出伸縮輪、是否夾緊轉向架輪對到位。圖4 所示為提取器從外側夾取轉向架輪對的過程：提取器首先向轉向架高速移動，此時提取器伸縮輪處於縮回且鬆開的初始狀態；當提取器正對轉向架的兩個伸縮輪光電開關被輪對邊緣遮擋時，表明提取器已經進入到轉向架下方，提取器以低速繼續向前移動；當正對轉向架的兩個光電開關掃過轉向架輪緣直到完全露出且遠離轉向架的提取器伸縮輪光電開關還沒有被輪對輪緣遮擋時，提取器停止移動，此時提取器的伸縮輪正好停在輪對的正下方，伸出伸縮輪並加緊輪對，直到四隻光電開關均到達輪緣，此時表明加緊到位，完成對轉向架輪對的夾持，提取器此時可以對轉向架進行推拉動作。

圖3 提取器伸縮小輪的俯視與側檢視

提取器 2。 轉向架 3。 轉向架前輪對 4。 轉向架後輪對

圖4 提取器在轉向架外側夾取的過程示意圖

1。3 載貨臺機械電動止擋

機械電動止擋的作用是當轉向架被提取器拉到載貨臺軌道正中間時，電動止擋在轉向架前後輪對的外側伸出形成止擋區間，將轉向架限制在此區間內，防止堆垛機在執行過程中或者提取器更換夾持輪對時轉向架從載貨臺滑落。如圖5 所示，兩個電動止輪器可以單獨控制，當轉向架準備拉至載貨臺上時，首先遠離轉向架的電動止輪器伸出，等轉向架被拉到載貨臺中間位置另一個止擋伸出。

1。 止輪器楔形止擋塊 2。 載貨臺軌道 3。 提取器4。 入庫口軌道 5。 撒沙器、排障器 6。 轉向架前輪對 7。 轉向架後輪對 8。 止輪器

圖5 電動止輪器與提取器配合在入庫口取轉向架過程示意圖

2 轉向架立體倉庫存取工藝過程

2。1 入庫過程

轉向架入庫時，操作員點選上位機監控軟體中 “入庫”按鈕，地基坑內的移軌車移動到巷道基坑的端頭，給堆垛機讓出位置，堆垛機移動到庫口，載貨臺軌道伸出與入庫口軌道對接，遠離軌道對接一側的電動止輪器伸出，人工將轉向架推入到載貨臺中部，抵住伸出的止輪器後操作員在點選“準備入庫”按鈕，另一個止輪器伸出，將轉向架卡在兩個止輪器區間內；提取器自動從載貨臺中間開始向輪對移動進行夾取，根據所要存取的貨位方向不同，提取器夾取遠離貨位方向的輪對，同樣按照庫區夾取轉向架的流程，靠提取器的光電開關來定位進行夾取後入庫口取貨完成。堆垛機載著轉向架向貨位區移動，到指定的貨位對準後，載貨臺軌道伸出與貨位軌道對接，同時開啟貨位端頭的安全鎖；然後靠近貨位一側的載貨臺電動止輪器縮回，貨叉與提取器相對靜止同步將轉向架推入貨位，貨叉伸出到位後，提取器沿著貨叉橫樑繼續往貨位內移動，將轉向架完全送入到貨位抵住貨位後止擋塊，提取器伸縮輪鬆開縮回，貨叉與提取器相對靜止同步縮回載貨臺中位後，提取器再沿著貨叉橫樑移動到載貨臺中位，最後載貨臺軌道縮回中位，另一個載貨臺機械止擋縮回，完成入庫過程。

2。2 出庫過程

轉向架出庫時，操作員在上位機監控軟體中填寫指定的貨位資訊，點選“出庫”按鈕，堆垛機在待機狀態下移動到指定的貨位對準，載貨臺軌道伸出與貨位軌道對接並開啟貨位安全鎖，同時遠離貨位一側的載貨臺電動機械止擋伸出，貨叉與提取器相對靜止同步向貨位伸出，貨叉伸出到位後提取器沿著貨叉橫樑繼續向貨位轉向架移動，按照圖4 所示的過程夾取轉向架輪對，貨叉與提取器相對靜止同步將轉向架向載貨臺拉動，貨叉到達載貨臺中位後，提取器繼續將轉向架完全拉入到載貨臺後另一個電動止輪器伸出將轉向架限制在止輪器區間內，最後載貨臺軌道縮回中位完成庫區取貨過程。堆垛機載著轉向架移動到出庫口後，根據出庫口與提取器所在的方向，決定提取器是否需要更換夾持輪對方向，如果提取器與出庫口在不同的方向，則可以直接在出庫口執行出庫動作；如果提取器與出庫口方向在同一側，提取器需要先更換夾持輪對的方向，再執行出庫口的出庫動作；庫口出庫時，載貨臺軌道先伸出與庫口地面軌道對接，軌道對接一側的電動止輪器縮回，提取器推著轉向架向庫口軌道移動，直到提取器移動到端位後停止，此時轉向架已經將載貨臺大部分推出並停止在對接軌道處，提取器鬆開伸縮輪並縮回到位後移動回到載貨臺中位，此時轉向架可以沿著地面軌道運往其他工位，轉向架離開載貨臺後操作人員在監控機軟體介面點選“出庫完成”按鈕，載貨臺軌道縮回中位，另一個電動止輪器縮回，回到裝置待機狀態。

3 轉向架立體倉庫控制系統

3。1 控制結構

本專案採用上位機集中管理、下位裝置單獨控制的方式進行控制。上位機管理系統含有監控軟體和資料庫管理軟體，透過電腦工業乙太網卡與無線傳送模組連線，在移軌車與堆垛機上分別設定獨立的PLC 控制電氣櫃：移軌車電氣櫃安裝在移軌車下橫樑處，為方便操作，在欄杆處設定操作面板箱，可以手動、自動控制移軌車前進後退；堆垛機電氣櫃安裝在側面踏板處，電氣櫃面板設定觸控式螢幕，可以手動、自動操作堆垛機動作。分別在移軌車電氣櫃、堆垛機電氣櫃頂部安裝無線接收模組，與各自的PLC 連線，實現上位機與裝置之間的工業無線組網，如圖6 所示。

圖6 上位機與裝置間無線組網示意圖

3。2 移軌車控制系統

移軌車的動作比較單一，只具有前進、後退功能，可以分別與巷道內的入庫口軌道、貨位區軌道對齊，在堆垛機出故障的情況下，可以透過移軌車移動到貨位區，人工取出一層貨位的轉向架。如圖7 所示，移軌車採用鐳射測距檢測位置，使用變頻器驅動電機，以保證移軌車的精確定位。

圖7 移軌車控制系統結構圖

3。3 堆垛機控制系統

堆垛機的動作比較複雜，除了具有前進、後退、上升、下降基本功能外，還有載貨臺軌道、貨叉、提取器、電動止輪器的配合動作。其中，升降方向、執行方向採用鐳射測距定位；貨叉採用編碼器定位，提取器採用“編碼器+ 光電開關”定位。圖8 所示為堆垛機控制系統結構圖。

圖8 堆垛機控制系統結構圖

4 總結

轉向架立體倉庫作為動車、地鐵檢修線的重要儲存裝置，需要使用高精度過載堆垛機技術進行儲存，目前在國內七大動車檢修基地都建設有轉向架立體倉庫，為中國高鐵檢修裝置過載儲存提供了有效的解決方案。該立體倉庫方案可以移植到類似四輪過載物品的儲存應用中。

參考文獻

［1］ 劉紅。 轉向架自動化立體倉庫機械系統設計［J］。 起重運輸機械，2010（4）：78，79。

［2］ 曹志傑，劉紅，姜雪英， 等。 動車轉向架自動化立體庫控制系統的設計與應用［J］。 機電產品開發與創新，2016（6）：92-94。