铁路货车轴承智能存取选配系统设计

丁永亮

（中国铁路哈尔滨局集团有限公司哈尔滨车辆段，黑龙江 哈尔滨150016）

目前铁路行业的检修设备技术水平相对落后，大多使用人工选配作业，很难快速确认轴承信息，仓库经常出现轴承积压，超过使用年限的问题。由于选配工作复杂，工作人员工作量大，导致工作效率低下，影响检修工作的开展。因此研究智能存取选配系统的应用对于铁路货车检修具有积极影响。

1 轴承智能存取选配系统的应用意义

铁路车辆是保证铁路运输的主要设备，由于铁路货车长期运行在铁道线上，保证车辆状态良好对于运输安全有着直接影响。铁路设置列检所、车辆修理工厂以及车辆段等多个设施，保证货车运行良好。铁路车辆段负责对车辆的修理工作，为提高检修效率，要关注车辆段检修设备的先进性[1]。轴承智能存取选配系统作为检修车辆的先进设备，可有效提高轴承仓储存取以及选配工作的效率，减轻工作人员劳动强度，进一步提高货车检修工作效率，维护铁路货车安全运行。

2 轴承智能存取选配系统的关键技术

2.1 立体仓库技术

使用仓库系统对仓库进行自动化管理。立体仓库技术占地面积较小，可解决存储空间不足的问题。仓库系统可提供自动查找空位、自动入库的功能，能够自动搜寻货物，减轻人员劳动量，更提高工作效率，规避人为失误。

2.2 数据库技术

为了让仓储自动化得以实现，利用数据库技术建立信息管理系统，主要负责对货物进行管理，货物信息包括编号、位置、入库日期等数据，在数据库中保存，可随时筛选数据找到货物信息[2]。自动化仓库需要利用数据库存储数据，选配系统能够筛选数据库信息，找到需要的货物，提高货物筛选的效率。

2.3 工业控制技术

控制系统使用分布式控制，上级管理包括档案服务器以及工作站，监控机使用了工业PC 机，PLC 作为堆垛机和分配车的主要控制器，负责前端控制。PLC 配置通讯模块包括联机通信功能。采取全自动方式运行，监控机能够控制堆垛机和分配车。

3 铁路货车轴承智能存取选配系统的设计

3.1 总体设计

3.1.1 设备构成

铁路货车的轴承智能存取选配系统常应用于货车检修工作中，采集轴承信息，完成入库出库，选配轴承并输送。通过系统设计可实现入库前检测轴承内径，检测密封座内径。对新轴承和旧轴承入库传输。存放轴承，依据轴径信息选配，取出轴承出库，传送到压装工位。系统包括入库检测系统、输送设备、存储货架、出库输送设备等构成。

3.1.2 电气控制系统

电气控制系统使用PLC 和工控机进行控制，提供手动控制、人工控制等方式。人员可利用开关对堆垛机以及货架进行控制，并由人员安装和调试，解决系统故障问题。自动控制需要在程序中输入作业命令，堆垛机完成作业，并等待指令。联合控制由计算机系统发出作业指令，由通讯电缆传送至红外通讯装置，堆垛机的红外通讯装置接到命令后可一次性完成作业。

3.2 设备选型设计

3.2.1 堆垛机

系统选择有轨巷道式的单立柱堆垛机，作为存取搬运设备，堆垛机是主要执行设备，决定了设备稳定性，能否存取轴承。该型号堆垛机具有结构紧凑、宽度小的特征。使用天地轨导向，地轨负责行走。使用行走电机驱动，堆垛机的运行速度可达60m/min，行走速度可分成高速区域、缓冲区域以及调整区域。升降电机可以用来进行堆垛机货叉的升降控制，速度为0～24m/min。

3.2.2 轴承存储架

存储架可以根据现场情况以及存储量进行设计，高度多选择4m～8m 之内。使用型材结构，连接地面位置安装底座，每列立柱拥有斜拉型材支撑，提高货架的安全可靠性，具有良好的承载能力。货架是仓储系统存放货物的支撑结构，储存性能对于立体仓库产生直接影响。根据批量生产的特性，考虑到降低成本，使用组合式货架以便于根据空间结构调整。货架使用钢结构，保证货架的强度和刚度。

3.2.3 天地轨

天地轨是堆垛机承载部件，要求天地轨具备良好的刚性，将天地轨固定在货架和地面上，全长覆盖至堆垛机行动范围。两端保持充足长度，结合面使用45°对接，对接位置存在一定高度差要求。

3.2.4 安全装置

堆垛起重机要配置安全装置，保护作业人员安全。在巷道两端设置减速检测装置和紧急制停开关，堆垛机向巷道两侧行动时，先减速后停止，避免超程行走。正常情况下堆垛机和缓冲器并不接触。如果发现电气线路故障，出现超程行走，在巷道两端设置缓冲器可吸收堆垛机冲力。立柱两端设置减速检测装置和紧急开关，在立柱两端接近位置升降载货台，先减慢速度然后停止，避免出现超程升降。

3.2.5 操作设备

使用机载控制柜对堆垛机进行控制，控制具有上位计算机通讯功能。地面出入口位置设置和堆垛机对应的急停按钮，堆垛机发生异常时，可以立刻停止。操作时不允许堆垛机有人员进入，发生异常情况才允许人员进入堆垛机，手动操作。控制柜面板设置操作键、显示灯等按钮。可选择手动操作或者自动操作。

3.2.6 输送链

根据现场空间结构设置输送链，输送链和输送设备相连接，将轴承直接输送至仓库。输送过程中需要对内径测量，停止测量升降台可顶起轴承，让轴承保持水平状态。手动控制内径，对轴承座进行测量。完成测量后。操作人员按下完毕按钮。输送链送入下降平台，将轴承下降到入库位置，堆垛机将轴承放入存储架。出库运输链获得出库轴承后将轴承运输到翻转装置，并滚落在小车上，由小车输送轴承至压装工位。

3.3 实现方案

3.3.1 选配原则

对于轴承的选配主要根据压装过盈量的要求选择，不同货车轮轴径有很大区别，不同轮对轴径要想满足过盈量需要，配对轴承内径也有差异。要根据入库保存的轴径信息，按照优化过盈量要求选配，保证轮对压装过盈量满足需要。轴承选配按照先进先出原则，按时间排序优先取出先放入的轴承，避免轴承长期存放被遗忘[3]。出入库作业要遵守最短路径原则，系统按照路径远近进行作业，从近至远，提高选配速度。根据客户需要选配轴承，提高选配有效性。

3.3.2 内径测量

对轴径测量使用接触式测量原理，将测量头插入被测位置，测量结果是截面平均内径。如果要对截面圆度进行测量，只需要旋转工件即可，旋转工件时，测量仪差值也就是圆度值。测量选择在和大端面保持15mm 距离的轴承内径，可以升降测量头，在升降杆标注测量位置，方便于定位测量截面。轴承内经测量台常用于测量轴承内径，在入库输送链上设置，将轴承放入输送链后，可以自动进入测量工位，进行内径测量。轴承保持水平状态，操作人员输入轴承编号对内径测量头进行控制，对轴承内径进行测量。下降到位之后，人员电机确定按钮，确定数据，显示屏上可以显示出测量结果。人员点击发送按钮，测量结果以及轴承编号被发送至服务器，提供给仓库选配。

3.3.3 轴承翻转机构

货车轴承两侧密封座容易脱落，存储轴承需要立放轴承，同时携带托盘。轴承压装时需要翻转轴承，将轴承调整至水平压装方向，分离轴承和托盘。翻转机构可以完成翻转轴承的工作，也能调整轴承至压装状态，能够将轴承和托盘分离开，将轴承从出库输送线向运送小车上转移。

3.3.4 压装工位控制

在控制台上输入压装轮对编号，将左右轴径和实际位置是否一致发送给服务器，服务器通过输入轮对编号查询轴径信息，提供给服务器选择合适的轴承。轮对轴径和左右位置对应，决定着压装工位顺序，计算机能够清楚提供输送位置。

结论：综上所述，在铁路货车车辆段使用轴承智能存取选配系统，可有效提高入库存取、选配工作的效率，减少工作人员的劳动量。未来还需要深入研究智能存取选配系统和其他设备之间的联合应用，不断缩短入库出库的时间，进一步提高检修工作效率。铁路系统需要充分发挥出智能系统的优势，完善铁路系统仓储功能设计，实现对轴承选配的信息化管理。