【技術開發單位】航天科技集團公司北京康拓紅外技術股份有限公司

　　【技術簡介】轉向架是動車組的重要組成部分，其特點是重量大(≤10噸)，體積大(長4.5米、寬3.15米、高1.1米)，結構復雜，型號多樣，價格昂貴，在本項目之前國內還沒有針對該產品的立體存放系統。通過對國內外同類產品存放方式的研究和對轉向架結構特點及檢修工藝要求特點分析確定項目方案：利用高層立體貨架來存儲轉向架，用計算機控制管理和自動控制堆垛運輸車進行存取作業的倉庫。它的功能除了單純進行轉向架的儲存保管外，還擔負著轉向架的接受、分類、分揀、配送、存檔等多種功能，同時避免了轉向架在地面上簡單的堆放形式，故除了實現高效率的物料管理外，還提高了儲存容量。項目在重載堆垛機結構和驅動方式設計技術，可移動物品提取裝置設計技術，高精度定位技術，重載貨架設計技術等關鍵技術有所突破。

　　應用傳統應力分析、機械動力學分析等方法，借助先進的有限元分析、動力模型仿真分析等計算機輔助設計方法進行堆垛機、貨架結構的優化設計，通過結構效應分析，確定堆垛機、貨架結構在各種工況下結構的受力情況，明確各工況作用下結構的控制因素，通過優化設計實現結構的剛性、強度、穩定性等要求，形成整體結構設計方案;通過對轉向架自身固有屬性的研究，開發出適合搬運、存儲轉向架的貨叉機構、貨架結構型式;通過集成整合激光測距尋址定位技術、總線技術、無線通訊技術、PLC控制技術、交流變頻拖動技術、模糊算法技術等先進的自動化立體倉庫控制技術，形成控制系統;對管理軟件系統，包括物品的庫存管理系統，智能分類子系統、選擇貨位子系統、出庫決策子系統、安全監控子系統、故障分析處理等智能系統進行研究、開發，最終開發出一套適合存儲管理轉向架的自動化立體倉庫，借此打破國外對超重超大物品立體存放的技術封鎖。

　　【技術特點】該系統在北京動車段和廣州動車段得到工程實際應用，系統與段內轉向架檢修工藝有機結合，大大提高了轉向架存儲效率，降低了工人勞動強度，節省75%存儲空間。

　　(1)可移動物品提取裝置設計技術

　　轉向架的特點是質量大、尺寸大、尺寸多樣、具有可移動性、結構復雜，價格昂貴等等。結合轉向架產品特點，該項目采用堆垛機無托盤方式對轉向架進行存放。若采用傳統三級或二級直線差動式伸縮貨叉機構，將會體積很龐大，且不能從轉向架底部伸入進行存取作業。本項目的貨叉機構在載貨臺上設置了一對承重鋼軌，這樣就使轉向架的重量由這對鋼軌來承受，從而使貨叉在存取轉向架時不受轉向架的豎向重力載荷，僅受轉向架與承重鋼軌之間的縱向摩擦力。其工作原理為：堆垛機載貨臺上的承重鋼軌與庫區地面的鋼軌精確對接后，系統將轉向架推到載貨臺的鋼軌上，接下來堆垛機運行到指定貨位，利用載貨臺的平移和提升實現與貨架上鋼軌的精確對接，利用移動貨叉機構和可伸縮的機械推拉小輪，將轉向架推至貨架，反之此機構也可將轉向架由貨位拉至載貨臺。

　　(2) 重載堆垛機結構和驅動方式設計技術

　　堆垛機的豎向支承結構的設計考慮兩種極限狀態，即正常使用和承載能力極限狀態。正常使用極限狀態主要由變形控制，對堆垛機在該狀態的主要控制指標為其支承結構頂部的振幅及其振動衰減時間，振幅與衰減時間直接影響堆垛機的工作效率，承載能力極限狀態包括堆垛機支承結構在靜止與制動兩種狀態。按上述原則，當堆垛機的自重、載貨臺及載荷重量較小時，其豎向支承體系采用雙立柱或單立柱結構，但當堆垛機自重、載貨臺及載荷重量之和較大時，雙立柱或單立柱堆垛機則難以滿足要求。本項目開發的地面支承式四立柱堆垛機可有效分散載荷，并在轉向架駛入或駛出堆垛機時減小因受力不平衡帶來的結構變形。

　　(3) 高精度定位技術

　　適用于轉向架智能立體存放庫在重載、高速運行的情況下的控制軟件系統也是本項目的顯著創新點。定位方面采用了硬件和軟件相結合的雙閉環控制，認址采用絕對認址，通過激光的發射返回時間差來計算距離達到快速測距的功能。通過PROFIBUS網絡將所測距離的數據傳輸給PLC，通過PLC計算目標值跟實際值的差值，達到閉環控制，在執行機構上通過通過編碼器跟變頻器的組合達到速度的閉環控制，使系統的響應更快，同時為了達到更高的精度。電氣控制設計指標為控制定位精度偏差±5mm，試驗結果證明控制定位精度能達到偏差±1mm。

　　(4)重載貨架設計技術

　　由于轉向架重量較大、體積龐大，且轉向架自身具有可移動性的特點，本項目開發是利用轉向架四輪支承并具有可移動性的特點開發的貨架。

　　本項目的貨架是在貨位式焊接貨架的橫梁上鋪設兩條鋼軌，貨架由型鋼焊接而成，鋼軌通過標準鋼軌固定裝置固定在貨架橫梁上，為了便于安裝和操作，各處梁與梁連接的地方均采用螺栓連接。

　　當轉向架存取時，利用大型堆垛機的動力驅動轉向架的四個車輪，車輪沿著貨架上鋪設的鋼軌滾動，從而將轉向架存入或取出貨架。

　　采用此種貨架，與被動輥式貨架相比較：貨架結構簡單化，僅需在貨架橫梁上鋪設兩段鋼軌，而不用設置多組無動力的輥子;在轉向架存儲時也不需要專用托盤，經濟性較好。

　　【技術水平】該項目突破了高精度重載堆垛機由國外產品壟斷的局面，自主知識產權的重載堆垛機，實現重型物品自動化存儲等方面具有重大意義。

　　研制出1套用于存放管理動車轉向架的智能立體存放系統，包括：

　　(1)研制出1臺高精度重型堆垛機樣機，承載能力為10噸，運行速度達到4m/min～100 m/min，提升速度達到0m/min～10 m/min，定位精度為±3mm,運行噪聲不高于84分貝;

　　(2) 研制出1套適合轉向架存取的貨叉機構;

　　(3)研制出1套適合存儲轉向架的重載貨架，單元貨格的承載能力不小于10噸;

　　(4) 研制出如移軌車之類的輔助配套設備，滿足轉向架輸送、通行要求;

　　(5) 開發出適合本系統的控制軟件、計算機管理軟件;

　　(6) 樣機將在北京動車段安裝、調試并投入使用。

　　【可應用領域和范圍】軍工企業、汽車制造業、鋼鐵物資供應領域及相關重型裝配制造等行業

　　【專利狀態】已獲得發明專利1項，實用新型專利6項。

　　【技術狀態】批量生產階段

　　【合作方式】許可使用

　　【投入需求】需投入資金400萬

　　【預期效益】由于北京動車段和廣州動車段轉向架智能立體存放庫的成功應用，在北京動車客車段后續建立的西安、成都、沈陽等動車檢修基地均將轉向架智能立體存放庫作為動車轉向架檢修間內的標配設備，使轉向架智能立體存放系統得以推廣應用。

　　北京康拓紅外技術股份有限公司作為鐵路產品重要的設備供應商，一直和鐵路系統保持著戰略合作伙伴的關系。因此轉向架智能立體存放系統擬先在鐵路運輸領域內推廣使用，尤其是客、貨車檢修、機車檢修、地鐵車輛檢修等方面，構成重型自動化立體存儲，用于轉向架、輪對、電機等重型零部件的中轉、存儲。除了動車檢修基地，隨著大功率機車、綜合工務檢修機車、地鐵車輛等檢修基地的陸續開工建設，轉向架智能立體存放系統將在鐵路物流管理領域得到更廣泛的應用，將取得可觀的經濟效益。

　　【聯系方式】李靜 010-82493625