【技术开发单位】航天科技集团公司北京康拓红外技术股份有限公司

　　【技术简介】转向架是动车组的重要组成部分，其特点是重量大(≤10吨)，体积大(长4.5米、宽3.15米、高1.1米)，结构复杂，型号多样，价格昂贵，在本项目之前国内还没有针对该产品的立体存放系统。通过对国内外同类产品存放方式的研究和对转向架结构特点及检修工艺要求特点分析确定项目方案：利用高层立体货架来存储转向架，用计算机控制管理和自动控制堆垛运输车进行存取作业的仓库。它的功能除了单纯进行转向架的储存保管外，还担负着转向架的接受、分类、分拣、配送、存档等多种功能，同时避免了转向架在地面上简单的堆放形式，故除了实现高效率的物料管理外，还提高了储存容量。项目在重载堆垛机结构和驱动方式设计技术，可移动物品提取装置设计技术，高精度定位技术，重载货架设计技术等关键技术有所突破。

　　应用传统应力分析、机械动力学分析等方法，借助先进的有限元分析、动力模型仿真分析等计算机辅助设计方法进行堆垛机、货架结构的优化设计，通过结构效应分析，确定堆垛机、货架结构在各种工况下结构的受力情况，明确各工况作用下结构的控制因素，通过优化设计实现结构的刚性、强度、稳定性等要求，形成整体结构设计方案;通过对转向架自身固有属性的研究，开发出适合搬运、存储转向架的货叉机构、货架结构型式;通过集成整合激光测距寻址定位技术、总线技术、无线通讯技术、PLC控制技术、交流变频拖动技术、模糊算法技术等先进的自动化立体仓库控制技术，形成控制系统;对管理软件系统，包括物品的库存管理系统，智能分类子系统、选择货位子系统、出库决策子系统、安全监控子系统、故障分析处理等智能系统进行研究、开发，最终开发出一套适合存储管理转向架的自动化立体仓库，借此打破国外对超重超大物品立体存放的技术封锁。

　　【技术特点】该系统在北京动车段和广州动车段得到工程实际应用，系统与段内转向架检修工艺有机结合，大大提高了转向架存储效率，降低了工人劳动强度，节省75%存储空间。

　　(1)可移动物品提取装置设计技术

　　转向架的特点是质量大、尺寸大、尺寸多样、具有可移动性、结构复杂，价格昂贵等等。结合转向架产品特点，该项目采用堆垛机无托盘方式对转向架进行存放。若采用传统三级或二级直线差动式伸缩货叉机构，将会体积很庞大，且不能从转向架底部伸入进行存取作业。本项目的货叉机构在载货台上设置了一对承重钢轨，这样就使转向架的重量由这对钢轨来承受，从而使货叉在存取转向架时不受转向架的竖向重力载荷，仅受转向架与承重钢轨之间的纵向摩擦力。其工作原理为：堆垛机载货台上的承重钢轨与库区地面的钢轨精确对接后，系统将转向架推到载货台的钢轨上，接下来堆垛机运行到指定货位，利用载货台的平移和提升实现与货架上钢轨的精确对接，利用移动货叉机构和可伸缩的机械推拉小轮，将转向架推至货架，反之此机构也可将转向架由货位拉至载货台。

　　(2) 重载堆垛机结构和驱动方式设计技术

　　堆垛机的竖向支承结构的设计考虑两种极限状态，即正常使用和承载能力极限状态。正常使用极限状态主要由变形控制，对堆垛机在该状态的主要控制指标为其支承结构顶部的振幅及其振动衰减时间，振幅与衰减时间直接影响堆垛机的工作效率，承载能力极限状态包括堆垛机支承结构在静止与制动两种状态。按上述原则，当堆垛机的自重、载货台及载荷重量较小时，其竖向支承体系采用双立柱或单立柱结构，但当堆垛机自重、载货台及载荷重量之和较大时，双立柱或单立柱堆垛机则难以满足要求。本项目开发的地面支承式四立柱堆垛机可有效分散载荷，并在转向架驶入或驶出堆垛机时减小因受力不平衡带来的结构变形。

　　(3) 高精度定位技术

　　适用于转向架智能立体存放库在重载、高速运行的情况下的控制软件系统也是本项目的显著创新点。定位方面采用了硬件和软件相结合的双闭环控制，认址采用绝对认址，通过激光的发射返回时间差来计算距离达到快速测距的功能。通过PROFIBUS网络将所测距离的数据传输给PLC，通过PLC计算目标值跟实际值的差值，达到闭环控制，在执行机构上通过通过编码器跟变频器的组合达到速度的闭环控制，使系统的响应更快，同时为了达到更高的精度。电气控制设计指标为控制定位精度偏差±5mm，试验结果证明控制定位精度能达到偏差±1mm。

　　(4)重载货架设计技术

　　由于转向架重量较大、体积庞大，且转向架自身具有可移动性的特点，本项目开发是利用转向架四轮支承并具有可移动性的特点开发的货架。

　　本项目的货架是在货位式焊接货架的横梁上铺设两条钢轨，货架由型钢焊接而成，钢轨通过标准钢轨固定装置固定在货架横梁上，为了便于安装和操作，各处梁与梁连接的地方均采用螺栓连接。

　　当转向架存取时，利用大型堆垛机的动力驱动转向架的四个车轮，车轮沿着货架上铺设的钢轨滚动，从而将转向架存入或取出货架。

　　采用此种货架，与被动辊式货架相比较：货架结构简单化，仅需在货架横梁上铺设两段钢轨，而不用设置多组无动力的辊子;在转向架存储时也不需要专用托盘，经济性较好。

　　【技术水平】该项目突破了高精度重载堆垛机由国外产品垄断的局面，自主知识产权的重载堆垛机，实现重型物品自动化存储等方面具有重大意义。

　　研制出1套用于存放管理动车转向架的智能立体存放系统，包括：

　　(1)研制出1台高精度重型堆垛机样机，承载能力为10吨，运行速度达到4m/min～100 m/min，提升速度达到0m/min～10 m/min，定位精度为±3mm,运行噪声不高于84分贝;

　　(2) 研制出1套适合转向架存取的货叉机构;

　　(3)研制出1套适合存储转向架的重载货架，单元货格的承载能力不小于10吨;

　　(4) 研制出如移轨车之类的辅助配套设备，满足转向架输送、通行要求;

　　(5) 开发出适合本系统的控制软件、计算机管理软件;

　　(6) 样机将在北京动车段安装、调试并投入使用。

　　【可应用领域和范围】军工企业、汽车制造业、钢铁物资供应领域及相关重型装配制造等行业

　　【专利状态】已获得发明专利1项，实用新型专利6项。

　　【技术状态】批量生产阶段

　　【合作方式】许可使用

　　【投入需求】需投入资金400万

　　【预期效益】由于北京动车段和广州动车段转向架智能立体存放库的成功应用，在北京动车客车段后续建立的西安、成都、沈阳等动车检修基地均将转向架智能立体存放库作为动车转向架检修间内的标配设备，使转向架智能立体存放系统得以推广应用。

　　北京康拓红外技术股份有限公司作为铁路产品重要的设备供应商，一直和铁路系统保持着战略合作伙伴的关系。因此转向架智能立体存放系统拟先在铁路运输领域内推广使用，尤其是客、货车检修、机车检修、地铁车辆检修等方面，构成重型自动化立体存储，用于转向架、轮对、电机等重型零部件的中转、存储。除了动车检修基地，随着大功率机车、综合工务检修机车、地铁车辆等检修基地的陆续开工建设，转向架智能立体存放系统将在铁路物流管理领域得到更广泛的应用，将取得可观的经济效益。

　　【联系方式】李静 010-82493625