深圳地铁固定式架车机差异性分析

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  摘要:基于深圳地铁一期、二期工程固定式架车机制造以及运用原理,从日常维保操作、安全性能以及结构上进行了差异性分析,并查找出相应的危险因素。
  关键词:固定式架车机;差异性分析;危险因素
  引言
  固定式架车机用于车辆段库内固定式台位架车作业,可对一个单元(3辆)地铁车辆组在不摘钩状态下同步架车作业,亦能对一节、两节车辆架车作业。目前深圳地铁运营三线四段采用了三种不同型号的固定式架车机:Windhoff固定式架车机、pfaff固定式架车机和Neuero型固定式架车机,虽然三种型号的设备在功能设计上差异不大,但由于分属不同生产厂家,在结构原理上仍有一定的差异。
  1   固定式架车机差异性对比
  1.1  操作要求对比
  通过查阅对比三种型号固定式架车机操作规程以及使用说明书,各型号设备作业步骤要求以及安全注意事项基本一致,其中主要差异集中在以下方面:
  序号
  操纵步骤
  现状描述
  差异说明
  windhoff
  pfaff
  neuero
  1
  轮对定位
  12个定位开关,定位后触摸屏有显示
  1个定位开关(6#坑),控制柜有声光报警
  3个定位开关(2、4、6#坑),定位后触摸屏有显示
  定位开关数量以及报警要求不一致
  2
  拆制动鞋
  现规程未明确拆除时间
  正式架车前拆除
  现规程未明确拆除时间
  拆制动鞋要求不一致
  3
  送电、启机
  主电源开关打到“on”位,打开控制电源开关,控制电源为钥匙开关
  主电源开关打到“on”位,打开控制电源开关,控制电源为按钮开关
  主电源开关打到“on”位,打开控制电源开关,控制电源为钥匙开关
  控制电源开关方式不一致
  4
  三节编组模式
  触摸屏选择
  控制柜控制面板选择
  触摸屏选择
  控制编组模式方法不一致
  5
  单节编组模式
  支持1、2#坑,3、4#坑,5、6#坑进行单节编组模式
  仅支持5、6#地坑进行单节编组模式
  支持1、2#坑,3、4#坑,5、6#坑进行单节编组模式
  单节编组实施要求不一致
  表1
  针对上表所述操作步骤差异性分析,主要得出以下建议:
  a.三期设备操作时现场至少需4名人员。
  b.建议轨道定位开关至少应为6个,同时要求触摸屏有相关显示,主控柜有声光报警。
  c.对各型号设备操作规程中关于拆除铁鞋时间的要求进行明确。
  d.建议三期设备控制电源开关设置为钥匙开关,在暂停架车作业时,需拔出钥匙并由专人保管。
  e.操作模式选择(三节编组或单节编组)建议设置两种选择方式,优先使用触摸屏选择,当触摸屏故障无法使用时可采用控制面板按钮直接选择。
  1.2  维保要求对比
  通过查阅对比三种型号固定式架车机维保规程以及维修保养说明书,各型号设备关键作业事项存在有一定的差异对比,主要集中在以下方面
  序号
  检修项目
  现状描述
  差异说明
  windhoff
  pfaff
  neuero
  1
  举升机感应传感器
  无距离测量要求
  用塞尺测量传感器与轴向轴承外壳距离,要求距离在1-1.5mm。
  脉冲计数器距离轴向轴承外壳2-2.5mm。
  距离要求测量项目以及数据要求不一致
  2
  电机间隙
  每3年测量刹车间隙,标准值在 0.45mm-0.55mm之间
  每年测量车体电机间隙在 0.15mm-0.25mm之间,转向架电机在0.25mm-0.35mm之间。
  每年测量刹车间隙在 0.45mm-0.55mm之间
  间隙测量要求不一致
  3
  承重框架(探伤)
  年检采用磁粉探伤仪进行一次探伤
  偶数年对承重框架L型拐角焊缝进行一次探伤
  举升柱L形连接处每5年进行探伤。
  探伤年限要求不一致
  4
  转向架螺旋伞齿轮箱(换油)
  每3年更换1次壳牌 HD220润滑油
  润滑油偶数年进行更换(XMP 220,2L/台)
  用HD220的润滑油每2年更换,油位加注至溢油口
  更换年限要求不一致
  5
  3种模式功能测试
  1.编组模式;2.单车模式;3.单坑模式
  1.编组模式;2.单车模式;3.单坑模式
  举升机组编组模式
  功能测试项目不一致
  6
  同步误差功能测试
  无该项要求
  故障模拟功能测试
  无该项要求
  故障模拟要求不一致
  7
  整体功能测试
  设备运行稳定,无异常噪音、无故障报警
  设备运行稳定,举升柱上升、下降运行动作同步,无异响和卡滞,电机无异常噪音,设备无故障报警   无该项要求
  整体功能测试要求不一致
  表2
  针对上表所述维保要求差异性分析,主要得出以下建议:
  a.固定式架车机承重框架属于承重重要部件,出现裂纹等损伤将可能出现设备安全事故,建议统一为每年年检进行一次磁粉探伤。
  b.通过查阅厂家维修建议以及日常油品使用情况,建议统一为每2年进行转向架齿轮油更换。
  c.启机测试应对各项功能进行测试,确保设备运用要求,建议各型号设备统一进行3种模式测试。
  d.同步误差安全保护属于固定式架车机核心安全保护功能,该项功能是否正常直接关系着地铁列车架车运用安全,建议各型号设备统一进行该项功能测试。
  e.各型号设备日常维修保养后需对设备进行全面性的功能测试,并明确相关要求,建议各型号设备统一进行整体功能测试。
  1.3  安全功能对比
  通过查阅对比三种型号固定式架车机维修保养以及说明书,各型号设备对安全保护功能设计要求一致,仅在安全保护功能触发后的报警方式存在差异,主要对以下方面安全保护功能进行了对比分析:
  a.同步误差;
  b.紧急上下限位;
  c.打滑、下降阻碍保护;
  d.轨道开关检测;
  e.承载螺母感应传感器;
  f.电机过载;
  g.相保护装置;
  h.车体支撑承载开关;
  i.地坑检修开关。
  针对安全保护功能差异性分析结果,主要建议是三期设备制造时需包含但不限于上述保护项目,同时报警形式统一为声光报警、停止动作以及显示屏故障提醒。
  1.4  结构原理对比
  通过查阅对比三种型号固定式架车机说明书、结构原理图纸以及现场实际验证,可以知道各型号设备的运用原理基本一致,但在电气系统、机械系统以及其他辅助系统关于部件设计、部件数量以及功能实现需求上均存在着一定的差异,主要集中在以下方面:
  序号
  系统
  检修项目
  现状描述
  差异说明
  windhoff
  pfaff
  neuero
  1
  机械系统
  车体举升柱安全螺母
  有安全螺母
  无安全螺母
  有安全螺母
  车体举升柱安全螺母设计不一致
  2
  与承载螺母间隙
  间距3.6 mm至4.2mm;小于1mm时需更换
  初始间距10mm,小于8mm时需更换
  间距3.4mm至5mm;小于3.4mm时需更换(转向架举升柱)。间距3.2mm至5mm,小于3.2mm时需更换(车体举升柱)
  承载螺母间隙不一致
  3
  丝杆防护套
  无
  有
  无
  丝杆防护套设计不一致
  4
  举升柱受力方式
  固定螺栓不受剪切力
  固定螺栓受剪切力
  固定螺栓受剪切力
  举升柱受力方式不一致
  5
  电气系统
  相邻转向架同步误差
  ±6mm
  ±5mm
  ±6mm
  同步误差要求不一致
  6
  所有转向架同步误差
  ±12mm
  ±10mm
  ±12mm
  7
  轨道开关
  12
  1
  3
  轨道开关数量不一致
  8
  转向架电机数量
  24
  6
  12
  转向架电机数量不一致
  9
  转向架电机功率
  1.5KW
  5.5KW
  4KW
  各电机功率不一致
  10
  车体电机功率
  2.2KW
  0.75KW
  0.55KW
  11
  上下限位开关
  36
  36
  18
  开关数量不一致
  12
  转向架举升柱速度
  400mm/min
  360mm/min
  350±10%mm/min
  举升柱设计举升速度以及最大高度均不一致,其中pfaff与neuero设计要求基本一致
  13
  转向架举升柱最大高度
  1720mm
  1700mm
  1750mm
  14
  车体举升柱速度
  400mm/min
  360mm/min
  350±10%mm/min
  15
  车体举升柱最大高度
  2580mm
  2800mm
  2800mm
  16
  其他辅助系统
  检修平台
  带检修平台
  带检修平台
  设计时未带检修平台
  平台设计不一致
  17
  下坑扶梯   方便
  方便
  不方便
  下坑扶梯设计不一致
  18
  抽风机数量
  6
  6
  6
  数量要求一致
  19
  应急检修口
  方便
  不方便
  方便
  应急检修口不一致
  表3
  针对上表所述结构原理以及部件差异性分析,主要得出以下建议:
  1.4.1机械系统
  a.从安全角度分析,安全螺母是一个重要的二次防护装置,若万一发生故障,后果不堪设想,故三期设备转向架举升单元及车体举升单元均需设置承载螺母及安全螺母;
  b.有防护套润滑不方便,但可以起到保护作用,由于丝杠的完好程度直接决定架车机的安全性,故建议三期设备丝杆均采用防护套;
  c.为避免支撑座位置螺栓受剪切力,因此建议三期设备均采用windhoff固定式架车机的受力方式(台阶式),避免螺栓受剪切力。
  1.4.2电气系统
  a.为防止发生列车倾覆危险,关于同步误差保护功能要求不低于:相邻转向架间的误差为±6mm,所有转向架间的误差为±12mm,同时在故障为排除之前,系统无法重新启动。
  b.轨道开关用于定位列车,若只有一个轨道开关时,单节列车只能由指定的坑位进行举升,且如果该轨道开关短路,存在重大安全隐患,建议轨道定位开关至少应为6个。
  c.转向架举升柱应不少于12台电机,便于维修,因转向架举升柱是承重机构,需有双重保护功能,因此建议12台电机带刹车保护功能。
  d.各转向架以及车体电机功率、举升速度要求以及高度要求应根据设备设计结构原理以及现场实际要求进行确定,但应能满足日常运用以及安全要求。
  e.安全保护开关用于举升柱超行程时进行报警,因此建议每个举升柱都应有1个螺母断裂限位开关,1个上限位开关,1个下限位开关。
  1.4.3其他辅助系统
  a.为了便于设备维护,要求三期设备设置二层检修平台,上下层装有楼梯且要求二层楼梯错开布置,检修楼梯有设备厂家提供并负责安装。
  b.检修盖板设置在轨道的外侧,检修盖板设计应为圆形,防止检修盖板掉落地坑,检修盖板须设有拉手,方便检修作业,要求厂家每个检修盖板均配置安全格栅。
  d.neuero固定式架车机初始设计只配备一台抽风机,其他两台初始设计配备六台抽风机,因架车机地坑内空气流通不畅,故架车机应每个坑内配备一台抽风机
  2   固定式架车机危险因素分析
  根据各型号固定式架车机差异性对比分析,梳理了二期固定式架车机开口项问题,其中neuero固定式架车机有10项,pfaff固定式架车机有14项,并结合开口项问题提出了三期设备安装设计等方面的意见。
  同时通过深入了解结构原理以及设计存在差异的原因,得出以下方面危险源因素,并从设计要求、合同/招标文件、验收、操作要求、检修质量控制、惯恶性故障控制、报废等方面进行了分析:
  序号
  对比项目
  具体差异内容
  危险源描述
  风险描述
  危险因素
  防护措施
  三期建议
  1
  操纵要求
  送电、启动开关不一致
  检修过程中人员误动作
  人员受伤
  人
  严格按要求执行检修挂牌制度
  控制电源开关为钥匙开关
  2
  操作方式不一致
  应用不熟悉误操纵
  列车脱落
  人
  各段人员调动时,必须重新接收安全以及设备原理培训
  统一设计为触摸屏以及控制面板双重操纵方式
  3
  维保要求
  承重框架探伤周期不一致
  支撑部件损坏
  列车脱落
  机
  统一每年年检进行一次磁粉探伤
  无
  4
  转向架齿轮箱换油周期不一致
  油品变质,齿轮啮合
  列车无法下降
  机
  统一每2年进行更换
  无
  5
  启机测试项目不一致
  设备运用故障,无法确保安全保护项目正常运行
  列车脱落等
  机
  统一检修时启机测试项目
  无
  6
  安全保护功能
  报警形式不一致
  人员未及时确认故障,继续操纵
  列车脱落
  机
  加强操纵人员培训以及做好现场故障标识
  统一设计为声光报警、停止动作以及显示屏故障提醒
  7
  结构原理
  安全螺母设计不一致
  承载螺母破损
  列车脱落
  机
  加强日常检修维保要求,并进行项修探伤
  要求转向架以及车体举升柱均设计有安全螺母
  8
  丝杆护套设计不一致
  丝杆破损
  列车脱落等
  机
  加强日常检修维保要求,并进行项修探伤
  要求丝杆设计有护套
  9
  举升柱受力方式不一致
  固定螺栓受力断裂
  列车脱落等
  机
  加强日常检修维保要求,并进行项修更换
  要求固定螺栓设计形式为不受力
  10
  同步误差保护功能设计要求不一致
  起不到安全保护功能
  列车脱落
  机
  现有设计已满足最小标准要求,并超过
  要求达到最小标准
  11
  轨道开关数量不一致
  未到位即进行架车
  设备、列车损坏
  机
  做好现场标准,需人工确认到位后方能进行架车
  要求设计有12个轨道开关
  12
  辅助检修系统设计不一致
  人员检修受伤
  人员伤害
  机
  严格做好现场安全防护要求
  要求辅助系统设计满足日常检修维保方便性要求
  表4
  3  结束语
  通过针对深圳地铁一期、二期固定式架车机各型号设备差异性进行分析,查找危险因素,评价设备优缺点,为一期、二期设备的日常维护保养要求以及三期设备设计制造提供技术依据。
  参考文献:
  [1]Windhoff.架车机应用手册D-48431[Z].法国:Windhoff,2004.
  [2]Pfaff.地坑式架车机维护手册50000786[Z].意大利:Pfaff,2011.
  [3]Neuero.固定式架车机应用手册DK-0000000000[Z].德国:Neuero,2011.
  [4]李冰编.架车机同步控制原理及应用比较.[J]广州;铁路机车车辆工人,2011.
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