移车台的自动化控制系统

黄喆

摘 要：随着轨道交通的快速发展，移车台在有轨交通领域的用途越来越广泛。介绍了移车台的自动化控制系统，其可以提高移车台的稳定性、减少操作人员的工作量、提高移车台的使用效率。

关键词：S7-1200；Profinet；变频器；电梯式自动对轨

中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.094

随着有轨交通行业的快速发展，在机务段、车辆段、客车段、地铁、轻轨的制造和检修基地中，大型调车设备移车台的应用范围越来越广泛，发挥着重要的作用。尤其是现在城市土地越来越稀缺的情况下，很多检修和制造基地都被城市包围，已经没有多余的土地去铺设轨道，使用移车台来节省土地、提高土地的使用率已成为必然。

移车台的主要作用是进行各种有轨车辆的平行转轨、移库，使车辆的检修制造工艺流程可以顺畅、连贯，省去了大量地面轨道，节省了宝贵的土地。移车台为大型设备，需要移动的车辆包括所有轨道车辆，比如内燃机车、电力机车、公铁两用车、地铁车辆、轻轨车辆、客车车厢等，具有体积庞大、质量巨大、欲动惯性大的特点；同时，移车台需要进行的转轨、对轨动作很多，移车台需要对位的轨道数量很多，对轨频繁，因此，对移车台进行转轨、对轨的稳定性和精度要求很高。只有这样，才能保证转轨车辆的准确移动和工艺的流畅性。目前，移车台大部分都是手动对轨的，采用人工指挥，对轨精度差、效率低、作业时间长，极大地影响了车辆检修制造的效率，制约了移车台的使用效率。为了提高工作效率和降低工作难度，设计制造了高度自动化的移车台控制系统，增加了自动对轨功能，重复精度可以达到±2 mm以内；智能化的可视操作界面简化了移车台操作的复杂程度，使移车台的操作变得轻松、简单、可靠，其在全国有轨交通行业已经得到了广泛应用。

1 控制系统介绍

移车台在一角设有1个司机室以及1个遥控器，或在对角上各设置1个操作室，可以根据实际情况灵活配置。操作人员可以根据实际情况选择使用司机室内的操作台控制，或者使用遥控器在室外进行控制。移车台配有监控系统，自动控制系统和照明及辅助系统。

1.1 监控系统

监控系统包括4个摄像头、1个自带记录功能的主机和1个显示器。移车台两端的渡桥位置各设置有1个具有放大功能的摄像头，主司机室对侧设置有2个广角摄像头。在主控制室内，操作人员可以清晰地观察到每个摄像头监控到的图像信息，显示器上可以同时显示出4个摄像头的画面。在移车台行走时，操作人员可以通过主司机室对侧布置的2个广角摄像头观察到移车台对面的情况。在移车台对轨时，操作人员可以通过渡桥上布置的2个高倍摄像头观察到对轨任务的完成情况。

1.2 自动控制系统

自动控制系统包括1个西门子S7-1200PLC、多个扩展IO模块、一两块触摸屏（根据司机室的数量可以灵活配置）、多个定位传感器（根据实际股倒数确定）、变频器2个、电机2～4台（根据不同载荷应用需求设置）及其他配套电子元器件。

1.2.1 可编程控制器S7-1200PLC

西门子S7-1200系列PLC是西门子新一代可编程控制，用于代替老一代S7-200系列PLC，现在已经广泛应用于各种中小型自动化控制系统中。PLC为整个控制系统的运算核心，通过采集操作面板上的按钮及摇杆信息以及相应的外部传感器的输入信号，经过PLC的CPU单元进行逻辑运算之后，根据运算的结果通过输出点控制各个中间继电器，再由中间继电器控制各个接触器吸合或断开、控制变频器执行相应的动作命令，完成自动控制。PLC通过PROFINET数据总线与触摸屏通讯，将移车台的运行信息及各种可能故障信息显示在触摸屏上。

1.2.2 触摸屏

使用西门子的触摸屏（具体型号根据实际需求确定），是西门子主要的人机界面产品，稳定可靠，界面清晰，广泛应用于各种流水线、数控设备及自动化控制系统中。

移车台司机室内设置的触摸屏可以模拟显示现场的股道分布情况，也可以显示移车台控制系统的各种故障状态信息。通过触摸屏可以控制移车台自动行驶到目标轨道并自动对轨。

1.2.3 定位传感器

在移车台主司机室一侧的两端各设置了多个非接触式定位传感器（根据现场股倒数确定实际数量），通过地面设置好的感应块，可以将移车台的位置信息反馈到PLC，PLC通过反馈的信号执行相应的逻辑运算命令。

1.2.4 极限位置传感器

在移车台主司机室一侧的中间位置，设置了2个非接触式定位传感器作为极限位置传感器，当极限位置传感器检测到地面设置好的感应块后，将信号反馈到PLC，PLC立即执行相应的极限位置逻辑，控制移车台紧急停车。

1.2.5 变频器

移车台最重要的走行驱动元器件，2个变频器通过PLC控制驱动2～4个走行电机（走行电机根据实际项目的需要数量会有所变化）。施行一拖二控制，变频器之间通过PROFINET连接，实现主从控制，及保证2个变频器的输出保持一致。PLC通过PROFINET总线控制变频器执行相应的动作，使移车台可以平稳加速启动、匀速运行减速停车以及精确自动对轨。

1.3 照明系统

移车台作为全天候工作设备，在移车台的两侧主梁上及渡桥位置均设有高亮度LED广场照明灯，方便操作人员在自然光线不足的情况下操作。在司机室、操作柜和电器柜内均设有照明灯，方便设备检修维护人员作业。

2 自动控制系统原理

自動控制系统可以实现类似于电梯式的控制效果，根据用户提供的轨道编号，可以将各个轨道模拟显示在触摸屏上，每个轨道标号类似于电梯的楼层，通过设置的各种外部传感器，操作人员可以像操作电梯一样，操作移车台实现全自动的走行及自动对轨动作。

2.1 轨道编号

根据用户提供的轨道编号，可以将所有需要对轨的轨道模拟显示在触摸屏上，控制系统通过外部设置的各种传感器可以实时监测移车台的实际位置，操作人员只需要像操作电梯一样操作移车台，在触摸屏上选择目标轨道，移车台就可以自行完成其余的行走及对轨动作。

2.2 位置控制

移车台外部设有位置检测传感器，位置检测传感器可以将移车台的实际位置实时地传送给PLC，当操作人员输入了目标轨道的编号时，PLC通过逻辑运算可以控制移车台实现自动走行至目标轨道附近；执行自动对轨动作，直至与目标轨道对准，从而实现了移车台电梯式的操作。

2.3 操作台

操作台上设置有触摸屏、操作杆及相关按钮指示灯，主要用于操作人员控制移车台。触摸屏主要用于全自动模式及地铁式的自动对轨模式，同时，触摸屏还会显示控制系统的故障信息，方便操作人员和维修人员确定移车台的鼓掌位置；半自动及手动操作移车台可防止触摸屏损坏，但无法进行全自动运行，因此，应设置备用操作方案，以防延误生产，保证移车台的可靠性。

3 实际使用

通过在贵阳、甘肃、南昌等地项目的实践，此新型移车台得到了用户的广泛好评，由于移车台自动化程度很高，操作简单、对轨精度高，所以，对操作人员的技术水平要求很低，易上手，移车台操作人员仅仅需要熟悉操作流程就可以上手操作设备。

但是同样因移车台的自动化程度很高，对移车台的检修维护人员提出了较高的要求，需要基本了解整个控制系统的基本原理和接线原理，从而快速找出故障点。

4 结束语

此类型移车台经过多次实践得到了用户的广泛好评，操作简单、快捷，运行稳定、可靠，既可以像电梯一样全自动运行，也可以使用半自动及手动模式运行。尤其是具有自动对轨功能，无论移车台的载荷大小都可以实现高精度的自动对轨动作，无需反复操作，深受使用人员好评。

〔编辑：张思楠〕

文章编号：2095-6835（2017）05-0096-02