“三位一体化”翻车机车厢反位检测系统

华能曹妃甸港口有限公司 陈 非 张文林 刘洪博 闫 超 张连红

翻车机系统是港口煤炭卸车工艺中必不可缺的大型自动化设备，我公司采用世界上最先进的“O”型四翻翻车机系统，每翻卸一循环可同时对四节车厢作业，额定卸车能力为8640t/h，是目前国内最大型的翻车机。翻车机设备性能直接决定着卸车生产效率，为实现卸车作业自动化和快速卸车，港区配套铁路为环形铁路网，无须摘钩解列即可作业。然而铁路火车车厢在编组过程中会出现车厢反位情况，一旦车厢反位出现在翻车机入口或出口位置，如不能及时检测出来并加以报警停机，轻则扭断夹轮器和车钩、影响卸车作业时间四个小时以上，重则造成重载火车脱轨，给企业带来不可估量的经济损失和负面影响[1]。

铁路车辆每两节车厢间通过车钩进行连接，车钩两端通常为固定车钩和旋转车钩，每3节车厢编为一组。而翻车机系统一个循环正常作业的前提是翻车机本体待翻卸车厢与本体外相邻车厢的车钩连接方式至少是一个旋转车钩和一个固定车钩或连接方式均为两个旋转车钩。当出现连接方式为两个固定车钩时即为车厢反位，需根据特殊作业管理规定错车作业。目前，车厢反位检测系统被广泛应用于翻车机作业过程中，用以检测车厢连接方式的结构[2-4]。

1 “三位一体化”车厢反位检测系统原理

为全方位和准确完成车厢反位的检测，现研发“三位一体化”车厢反位检测系统（图1）。

第一位车厢反位检测—可预测性。我公司在铁路车站设置了车号扫描系统，用于识别铁路火车进站的信息，为翻车机作业提供指导。通过研究C80火车车厢制造特点发现，车厢车号的大小顺序代表了旋转车钩的位置，所以根据车号即可判断每两节车厢间的连接方式。基于EXCEL创新性编写VBA程序实现了根据车号对车厢反位的检测。第一位车厢反位检测实现了操作人员可预见性的查看到铁路车辆进港的车厢反位信息。

第二位车厢反位检测—可视化。C80系列车厢的旋转车钩上方装有圆形制动盘，而固定车钩处无制动盘。在距离翻车机入口约第10～12节车厢处装设两组与制动盘等高的激光测距传感器。当列车通过传感器所在位置时，若有且仅有一组传感器有反馈信号则车钩两端仅存在一旋转车钩，可正常作业；若两组传感器均有反馈信号则车钩两端均为旋转车钩，可正常作业；若两组传感器均无反馈信号则车钩两端为固定车钩，需错车作业。基于PLC语言编程实现上述逻辑功能，将计算结果以可视化动画界面实时显示输出（图2）。第二位车厢反位检测为操作人员实时监控车厢反位信息提供技术支持和结果反馈。

图1“三位一体化”翻车机车厢反位检测系统组成示意图

图2 某车次火车作业完结后可视化动画界面

第三位车厢反位检测—可靠性。通过对C80系列车厢研究发现，制动风管的位置与车钩是否是旋转车钩有密切的联系。当车钩两端分别为固定车钩和旋转车钩时，风管应在车钩的同侧，否则风管将扭曲跨接于车钩两端。通过观察实际情况，可发现当火车静止时风管的扭曲会造成下垂位置的最低点上移，两种车钩连接方式下的风管下垂位置最低点存在不同。激光测距传感器可用于检测车厢静止时风管最低点，当传感器反馈有信号时即可判定风管在车钩同侧，可正常作业；当传感器反馈无信号时判定风管在车钩两侧，需操作人员查看动态性车厢反位检测结果以及监护人员现场核实车钩连接方式，若为双旋转车钩可正常作业，否则需错车作业。

基于PLC语言编程实现上述逻辑功能，将计算结果通过Factory Talk瞬时性显示输出于生产操作界面（图3）。第三位车厢反位检测为翻车作业安全提供一道保障，是翻车机前检测车厢的最后检测方式。

图3 第三位车厢反位检测PLC程序

2 “三位一体化”翻车机车厢反位检测实施效果及应用前景

基于上述建立的“三位一体化”翻车机车厢反位检测系统，可有效检测车厢反位情况，避免车钩扭断等事故的发生。

2.1 第一、第二位车厢反位检测

依据铁路车号扫描系统结果，通过Excel编写VBA检测程序，预测性的反映了该车次内每节车厢的车钩连接状态，根据其检测结果可提醒翻车机操作人员，从而提前预知车厢反位情况；检测结果更加直观的实时显示更新在车厢反位可视化动画界面中，以此提醒操作人员和监护人员本列车存在车厢反位，在作业过程中需提高警惕、注意监护。但该检测方法易受其他因素影响，如无法检测盆车及不适用于特殊情况时摘钩作业的情况。

2.2 第三位车厢反位检测

将判定结果通过Factory Talk显示在翻车机司机操作界面上。该检测以风管为检测对象，是当前检测技术中可靠性最高的检测方式，以此作为最后一道屏障，可确保各种复杂情况下每次翻车机翻卸车厢时能够满足要求。“三位一体化”翻车机车厢反位系统解决了单一车厢反位检测系统的不全面的问题，涵盖了预测性、可视化和可靠性，三方面确认和核实车厢车钩连接方式，不放过任何一处车厢反位，确保了翻车机卸车作业的安全可靠性，避免因车厢反位造成生产事故损害公司利益和形象。

煤炭港口的卸车生产中，经常性遇到车厢车钩两端均为固定车钩的情况。这给公司生产经营带来了人力和财力的巨大浪费，据统计每月有上千次错车情况，而每一列车都要安排监护人员统计车钩情况。另外夜间作业时常发生监护人员疲劳导致误判，从而造成铁路赔偿及铁路误工每年近几十万元。“三位一体化”翻车机车厢反位检测系统自动化程度高，节约大量人力资源；电子装置需求和程序编写简单，便于推广，经济成本较低。基于“三位一体化”构建的三重检测完成了对车厢反位情况进行多次检测报警核实，基本避免了车厢反位所造成的生产事故。

3 总结

以生产为核心，满足生产需要为中心，结合现场实际，经过研讨分析和技术咨询，现进行了“三位一体化”翻车机车厢反位检测系统的研发和应用，选择了一条经济合理、简便快捷的技术方案。此过程得到了上级领导的关心与指导，得到了其他同事的支持协助，在此表示诚恳的感谢。希望借此系统可促使更多人将创新思考与现场作业结合，理论与实践并进，在工作中发挥才智的力量，同时对国产、特别是港口翻车机设备的安全作业和效率提升起到一定的促进作用。