轮对智能RGV输送车的研制

任 帅，石建刚

（国能铁路装备有限责任公司包头车辆维修分公司，内蒙古 包头 014060）

研发轮对RGV输送车，实现轮对在各个检修设备间自动输送、智能排序存储、流水线式联网作业，彻底解决人工推轮劳动强度大，保证检修设备操控人员专注操作检修设备，大幅提高轮对检修质量。

1 既有现场情况

目前各铁路车辆段的检修设备已经基本实现自动化流水线检修作业模式，例如转向架、制动梁、制动阀、钩缓等检修流水线。然而铁路货车轮对作为铁路货车走行的关键部件，在段修轮轴检修过程中，一直沿用既有的检修工艺，即轮对在检修线轨道上由工人推动向前滚动，经过各个在线通过式结构的工位级自动化检修设备来完成段修轮轴检修。采用设备操作人员人工推动轮对方式致使检修辅助时间大幅增加，延长了设备轮对检修工作节拍，严重制约了各个检修工位自动化设备的检修效率，且大幅增加了检修设备操作工人的劳动强度。同时在一定程度上分散检修设备操作人员的精力，使得设备操作人员不能专注盯控检修设备的检修过程与检测结果，特别是当设备出现异常故障时不能及时停机，造成设备损坏。影响轮对检修质量，浪费人力资源。

2 研制目标

基于以上需求，保留现有段修轮轴检修模式不变，在轮对轨道的内侧增加一台RGV推轮小车，将检修线上的既有检修设备与RGV推轮小车的控制系统连接，同时新增一套检修线调度系统。通过综合数据分析，使得待检修的轮对自动输送、智能排序、自动存储、检修设备自动上下料。实现轮对检修全过程自动流水线式作业模式。减少操作人员数量，为真正实现无人作业、有人值守的段修轮轴检修新模式奠定基础。

3 轮对智能RGV输送车结构设计

根据以上分析轮对智能RGV输送车分为机械小车部分、激光检测部分、智能分析及控制部分、生产调度部分。RGV输送车采用轮对轨道内侧推动轮对轴身位置运行，输送车非推轮状态下不影响人员与生产辅助车辆的正常通过，轮对检修工艺将保持现有检修布局以及检修环境不变。

3.1 轮对智能RGV输送车走行部分结构

本次设计的轮对智能RGV输送车采用中间位置升降挡臂来推动轮对前后沿轨道滚动，所以小车的驱动部分采用四轮驱动最为保险，这种结构可以有效的保证无论是推动轮对向前滚动还是向后滚动，均能够保证小车驱动轮不打滑，同时也能够保证轮对精确停止到检测工位上，具体结构如图1所示。

图1 轮对智能RGV输送车走行部分结构图

小车采用伺服电机加减速机方式驱动，伺服电机减速机通过链轮与链条与前轮车轴连接，小车前后轮通过驱动链条连接，从而实现小车四轮同步旋转运行。

3.2 轮对智能RGV输送车推轮部分结构

本次设计的轮对智能RGV输送车采用轮对定位输送方式，在小车中部设计有推动轮对轴身机构，机构上部与车轮轴身接触部位采用滚轴结构，为防止轮对轴身在推动过程中划伤，滚轴将采用尼龙材质。小车在不推轮时其推动轮对轴身机构处于缩回状态，当检测到轮对后，推动轮对轴身机构升起，将轮对夹在中间，从而带动轮对向前滚动，其升降部分采用丝杠电机方式，具体结构如图2所示。

图2 推轮机构升起状态示意图

3.3 轮对智能RGV输送车激光检测部分结构

本次设计的轮对智能RGV输送车将在车身两侧设置有轮对激光检测雷达，当小车运动过程中，激光检测雷达将进行快速扫描，其扫描频率为5 000次/s，激光雷达扫描范围为1 000 mm 90°扇形状态，当小车运行到轮对轴身下部，雷达波则会扫描到车轮辐板内侧面，具体示意如图3、图4所示。

图3 激光雷达扫描轮对示意图

图4 激光雷达确认轮对位置示意图

3.4 轮对智能RGV输送车的安全控制

为了保证轮对智能RGV输送车安全运行，尤其是当小车运行过程中前部遇到障碍时需要及时停止，AGV小车前后部安装有激光扫描安全防护装置。激光扫描仪通过发射激光束并测量返回时间的方法测量每个角度的距离，当有物体进入设置的保护区域时，发出停车信号，从而实现对人员或设备的保护，具体样式如图5所示。

图5 输送车安全防护装置示意图

3.5 轮对智能RGV输送车的充电装置设计

本次设计的轮对智能RGV输送车将采用蓄电池结构设计，蓄电池采用工业级大容量锂电池作为动力源，设备在RGV输送车运行进轮端部设计有接触式充电装置，当RGV输送车控制系统检测到电磁需要充电时，小车将自动运行到充电装置端部，并与充电装置连接，实现RGV输送车自动充电。

轮对智能RGV输送车前端充电结构如图6所示。

图6 轮对智能RGV输送车前端充电结构示意图

轮对智能RGV输送车地面充电装置结构如图7所示。

图7 轮对智能RGV输送车地面充电装置结构示意图

3.6 轮对智能RGV输送车的智能分析及控制部分设计

本次设计的轮对智能RGV输送车将设计有自学习功能，通过输送车的智能识别以及自动记录轮对数量，控制系统会进行统计分析做出最合理的运输路径，同时控制系统根据轮对信息的变化进行模糊自学习。

例如：

（1）上一工序下料工位有轮，下一工序上料工位无轮，运输小车直接将轮对推送到下一工序上料工位。

（2）上一工序下料工位有轮，下一工序上料工位有轮，小车会通过自学习判断各工位的工作效率，进而对生产效率较高的一方进行响应，使其达到平衡状态。当上一工序下料工位与下一工序上料工位效率几乎一致时智能牵引车将优先对下一工序上料工位进行响应。（优先响应的工位可以进行预先设置）直至完成整个工作。

（3）上一工序下料工位无轮，下一工序上料工位有轮，小车会自动推送下一工序上料工位轮对进行上料工位，直至完成整个工作。

3.7 轮对智能RGV输送车的生产调度部分设计

本次设计的轮对智能RGV输送车将设置一套生产调度系统，该系统将与车间MES系统连接，并接受车间MES系统指令，并根据指令与其输送轮对上下料检修工序配合工作，从而达到整条轮对检修生产线流水线式作业模式。

4 结束语

本次设计的轮对智能RGV输送车引入以自动化、信息化、智能化为设计理念，将小车设计成智能推轮设备。设备在推轮过程中通过智能传感器记录整个区域的轮对分布情况进行模糊自学习。通过中控系统进行系统分析轮对检修的上下工位的生产进度，智能识别在轨道上任意位置的轮对，综合判断下一步工作，经过判断将最需要输送的那条轮对推送到指定位置，及时完成轮对的检修工作，使得轮对无论在上一工位的移出，还是下一工位上料，都能够连贯的完成，确保相邻两个工位形成一个轮对检修流水化作业。