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摘 要：为实现单梁桥式起重机械作业的多元化，部分单梁桥式起重机梁上同一轨道装有两台起重吊装小车，便于同一个工位可以同时实现多种类吊装物的吊装，为避免桥式单梁桥式起重机两台小车作业过程中运行碰撞，采用小车运行互锁方法进行实现。目前安装两台小车的单梁桥式起重机，两小车之间的互锁方式主要采用两种方式：一是红外式，即小车上安装红外发射器，另一台小车安装红外反光板，通过设定红外装置的收发反应距离，确定两小车避免碰撞时的断电动作距离，做到避免两小车在运行过程中因操作问题导致碰撞;二是接触片式，即在单梁桥式起重机大梁上安装接触片，两小车上安装接触器，当其中一台小车运行至接触片时，为避免两小车相撞，小车接触器与接触片接触后，使小车瞬间失电停止运行。
关键词：多元化 运行 互锁红外式 接触片式
中图分类号：U642.3+4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（a）-0070-03
Research on the interlocking device of two trolleys on the same track of single girder bridge crane
Ma Teng
（Beijing EMU of China Railway Beijing Group Co.， Ltd.， Beijing， 102613 China）
Abstract： In order to realize the diversification of single-beam bridge crane operations， some single-beam bridge crane beams are equipped with two hoisting trolleys on the same track， which is convenient for the same station to realize the hoisting of multiple types of hoisting objects at the same time. Two trolleys of the bridge-type single-girder bridge crane are running and collide during operation， and the trolley operation interlocking method is adopted to realize it. At present， the single-girder bridge cranes with two trolleys are mainly interlocked in two ways： one is infrared， that is， the trolley is equipped with an infrared transmitter， and the other trolley is equipped with an infrared reflector. Determine the transmission and reception response distance of the infrared device， and determine the power-off action distance of the two trolleys when avoiding collisions， so as to avoid the collision of the two trolleys due to operational problems during operation; the second is the contact piece type， that is， on the single-beam bridge crane girder Install the contact piece， and install the contactor on the two trolleys. When one of the trolleys runs to the contact piece， the collision between the two trolleys is not avoided. After the trolley contactor contacts the contact piece， the trolley instantly loses power and stops running.
Key Words： Diversification; Operation interlocking; Infrared type; Contact piece type
1 研究背景
1.1 红外互锁方式的缺点
（1）单梁桥式起重机同轨道两小车间红外互锁的最短反应距离一般在2m左右，一般这种方式只适用于单梁桥式起重机大车的行程，但两小车运行的单梁桥式起重机大梁长度有限，作业空间有限，采用红外方式的两个小车之间的反应距离较长，大大限制了两小车的作业空间，使作业空间存在2m左右的盲区。假设红外反应距离为d，单梁桥式起重机大梁长度为L，则，两小车的实际作业距离为L-d，且红外反应距离d都相对较大，造成作业盲区较大。实际作业现场吊装物的摆放没有固定确切的位置，一旦盲区中存在吊裝物，将造成作业盲区中的吊装物无法进行起吊作业，不仅影响生产，带来工序上的延迟，而且处理盲区中的吊装物难度也大大增加，无法处理。 （2）红外式互锁维护频繁，其中红外反射板起到反射光源的作用，如在露天、粉尘较多的场所使用，一旦红外反射板被污物遮挡，很容易造成两小车之间的互锁失效，导致碰撞事故发生。红外反射装置、接收装置一般都安装在起重机大梁上，对红外设备的维护保养需要登高作业，人身安全隐患较大，为保障红外式互锁功能正常，必须对其进行经常性维护保养和擦拭，但实际维护方式却极其不便，不利于现场实际操作使用。
（3）红外反射精度难以控制，在实际应用过程中，经常出现发射光源未能准确打到反射板上，导致未能准确接收反射光，互锁失效，造成此问题的原因是在作业过程中，单梁桥式起重机轨道的起伏颠簸、作业晃动，使反射板、发射器偏离发收位置，导致“脱靶”现象，如果为避免此类问题出现，只能增大反射板面积，但势必造成反射板对小车运行的负担，且增加反射板在运行过程中剐蹭其他设备设施的隐患。
1.2 采用接触片式的缺点
（1） 单梁桥式起重机大梁上安装的接触片只能满足一台小车的断电减速。
通过接触片的只能是①号小车、或者是②号小车，这种方式不能满足两台小车同时断电减速，且如果其中一台小车停止位置距离接触片较近（如图中①号小车停止，②号小车正常作业运行），②号小车通过接触片减速停止距离大大受限，甚至不存在缓冲停止距离，造成②号小车通过接触片后直接装上①号小车，导致事故发生。
（2） 两个小车运行区域受限，为适应多种类作业，一般两台小车定载重不同，采用接触片式互锁（如图1）大大限制了现场作业的区域，降低了作业效率，即1号小车的作业局限在A区域，②号小车的作业区域局限在B区域，如①号小车额定载重3T，②号小车额定载重5T，那么在A区域的重量为5T的货物，就不能由②号小车一次性吊装至B区域，给现场作业带来很大限制和不便。
2 研究方案
严格按照国家相关标准技术要求，采用低成本并行之有效的方案，对现有单梁桥式起重机原始设计进行改进，为进一步降低研发制造成本，对能利旧使用的部件尽可能利旧使用。具体为：在两部小车对应侧各加装电动互锁止挡、互锁触发杆2套，聚氨酯缓冲器1套，互锁触发杆的长度根据小车运行速度（如：速度约15m/min）设计长短，从断电到停止后滑行距离为±200mm，如两小车同时对向运行，滑行距离为±（200+200mm），使用互锁触发杆长度为500mm，根据现场条件允许：采用焊接方法安装互锁触发杆。电动互锁止挡控制线接入电气控制箱内，当小车运行到互锁位置时（或两部小车接近位置时），可以实现自动切断电源，使运行中的小车立即停止运行动作，然后只能向相反的方向运行，避免两小车互相推动运行或者碰撞。
聚氨酯缓冲器对向装于小车头部，且两套聚氨酯缓冲器大小形状完全一致，中心点位于同一水平面的同一直线上，避免单梁桥式起重机两部小车断电后由于惯性超出互锁位置相对运行的轻微触碰缓冲，避免因意外刚性碰撞造成设备损坏及作业事故的發生。该装置的作用即互锁装置的安全冗余设计，规避互锁装置因意外失效导致的强烈碰撞，减少故障的进一步扩大、降低损失。
3 方案原理图
如图2所示。
4 取得效益
（1）单梁桥式起重机两台小车互锁距离可以做到合理范围内的最小值，有效减小了两台小车之间的作业盲区。
（2）避免了单梁桥式起重机两台小车不能跨局限作业的限制，可以实现同一台小车在整个单梁桥式起重机大梁上通行，可以吊装其对向小车区域内的吊装物，减小作业限制，提高作业效率。
（3）无需日常频繁的维护保养、擦拭，有效减少维护保养成本。
（4）因可以做到互锁距离在合理范围内最小，大大提高了互锁反应精度，有效避免了因精度问题导致的安全事故。
（5）当两台小车同时作业时，可以实现两台小车到达极互锁位置时同时断电减速。
（6）解决了因其中一台小车停止位置不固定造成互锁距离不确定的问题，大大降低碰撞隐患。
（7）材料成本低，安装简单，易于实现。
参考文献
[1] 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2019.
[2] 高顺德，王欣，张氢.工程机械手册[M].北京：清华大学出版社，2018.
[3] 钟翔山.机械设备装配全程图解[M].2版.北京：化学工业出版社，2019.
[4] 安林超，朱绘丽.起重机金属结构设计基础[M].北京：化学工业出版社，2016.
[5] 武晔卿.电路设计工程计算基础[M].北京：电子工业出版社，2018.
[6] 邱勇进.电工基础[M].北京：化学工业出版社，2016.
关键词：多元化 运行 互锁红外式 接触片式
中图分类号：U642.3+4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（a）-0070-03
Research on the interlocking device of two trolleys on the same track of single girder bridge crane
Ma Teng
（Beijing EMU of China Railway Beijing Group Co.， Ltd.， Beijing， 102613 China）
Abstract： In order to realize the diversification of single-beam bridge crane operations， some single-beam bridge crane beams are equipped with two hoisting trolleys on the same track， which is convenient for the same station to realize the hoisting of multiple types of hoisting objects at the same time. Two trolleys of the bridge-type single-girder bridge crane are running and collide during operation， and the trolley operation interlocking method is adopted to realize it. At present， the single-girder bridge cranes with two trolleys are mainly interlocked in two ways： one is infrared， that is， the trolley is equipped with an infrared transmitter， and the other trolley is equipped with an infrared reflector. Determine the transmission and reception response distance of the infrared device， and determine the power-off action distance of the two trolleys when avoiding collisions， so as to avoid the collision of the two trolleys due to operational problems during operation; the second is the contact piece type， that is， on the single-beam bridge crane girder Install the contact piece， and install the contactor on the two trolleys. When one of the trolleys runs to the contact piece， the collision between the two trolleys is not avoided. After the trolley contactor contacts the contact piece， the trolley instantly loses power and stops running.
Key Words： Diversification; Operation interlocking; Infrared type; Contact piece type
1 研究背景
1.1 红外互锁方式的缺点
（1）单梁桥式起重机同轨道两小车间红外互锁的最短反应距离一般在2m左右，一般这种方式只适用于单梁桥式起重机大车的行程，但两小车运行的单梁桥式起重机大梁长度有限，作业空间有限，采用红外方式的两个小车之间的反应距离较长，大大限制了两小车的作业空间，使作业空间存在2m左右的盲区。假设红外反应距离为d，单梁桥式起重机大梁长度为L，则，两小车的实际作业距离为L-d，且红外反应距离d都相对较大，造成作业盲区较大。实际作业现场吊装物的摆放没有固定确切的位置，一旦盲区中存在吊裝物，将造成作业盲区中的吊装物无法进行起吊作业，不仅影响生产，带来工序上的延迟，而且处理盲区中的吊装物难度也大大增加，无法处理。 （2）红外式互锁维护频繁，其中红外反射板起到反射光源的作用，如在露天、粉尘较多的场所使用，一旦红外反射板被污物遮挡，很容易造成两小车之间的互锁失效，导致碰撞事故发生。红外反射装置、接收装置一般都安装在起重机大梁上，对红外设备的维护保养需要登高作业，人身安全隐患较大，为保障红外式互锁功能正常，必须对其进行经常性维护保养和擦拭，但实际维护方式却极其不便，不利于现场实际操作使用。
（3）红外反射精度难以控制，在实际应用过程中，经常出现发射光源未能准确打到反射板上，导致未能准确接收反射光，互锁失效，造成此问题的原因是在作业过程中，单梁桥式起重机轨道的起伏颠簸、作业晃动，使反射板、发射器偏离发收位置，导致“脱靶”现象，如果为避免此类问题出现，只能增大反射板面积，但势必造成反射板对小车运行的负担，且增加反射板在运行过程中剐蹭其他设备设施的隐患。
1.2 采用接触片式的缺点
（1） 单梁桥式起重机大梁上安装的接触片只能满足一台小车的断电减速。
通过接触片的只能是①号小车、或者是②号小车，这种方式不能满足两台小车同时断电减速，且如果其中一台小车停止位置距离接触片较近（如图中①号小车停止，②号小车正常作业运行），②号小车通过接触片减速停止距离大大受限，甚至不存在缓冲停止距离，造成②号小车通过接触片后直接装上①号小车，导致事故发生。
（2） 两个小车运行区域受限，为适应多种类作业，一般两台小车定载重不同，采用接触片式互锁（如图1）大大限制了现场作业的区域，降低了作业效率，即1号小车的作业局限在A区域，②号小车的作业区域局限在B区域，如①号小车额定载重3T，②号小车额定载重5T，那么在A区域的重量为5T的货物，就不能由②号小车一次性吊装至B区域，给现场作业带来很大限制和不便。
2 研究方案
严格按照国家相关标准技术要求，采用低成本并行之有效的方案，对现有单梁桥式起重机原始设计进行改进，为进一步降低研发制造成本，对能利旧使用的部件尽可能利旧使用。具体为：在两部小车对应侧各加装电动互锁止挡、互锁触发杆2套，聚氨酯缓冲器1套，互锁触发杆的长度根据小车运行速度（如：速度约15m/min）设计长短，从断电到停止后滑行距离为±200mm，如两小车同时对向运行，滑行距离为±（200+200mm），使用互锁触发杆长度为500mm，根据现场条件允许：采用焊接方法安装互锁触发杆。电动互锁止挡控制线接入电气控制箱内，当小车运行到互锁位置时（或两部小车接近位置时），可以实现自动切断电源，使运行中的小车立即停止运行动作，然后只能向相反的方向运行，避免两小车互相推动运行或者碰撞。
聚氨酯缓冲器对向装于小车头部，且两套聚氨酯缓冲器大小形状完全一致，中心点位于同一水平面的同一直线上，避免单梁桥式起重机两部小车断电后由于惯性超出互锁位置相对运行的轻微触碰缓冲，避免因意外刚性碰撞造成设备损坏及作业事故的發生。该装置的作用即互锁装置的安全冗余设计，规避互锁装置因意外失效导致的强烈碰撞，减少故障的进一步扩大、降低损失。
3 方案原理图
如图2所示。
4 取得效益
（1）单梁桥式起重机两台小车互锁距离可以做到合理范围内的最小值，有效减小了两台小车之间的作业盲区。
（2）避免了单梁桥式起重机两台小车不能跨局限作业的限制，可以实现同一台小车在整个单梁桥式起重机大梁上通行，可以吊装其对向小车区域内的吊装物，减小作业限制，提高作业效率。
（3）无需日常频繁的维护保养、擦拭，有效减少维护保养成本。
（4）因可以做到互锁距离在合理范围内最小，大大提高了互锁反应精度，有效避免了因精度问题导致的安全事故。
（5）当两台小车同时作业时，可以实现两台小车到达极互锁位置时同时断电减速。
（6）解决了因其中一台小车停止位置不固定造成互锁距离不确定的问题，大大降低碰撞隐患。
（7）材料成本低，安装简单，易于实现。
参考文献
[1] 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2019.
[2] 高顺德，王欣，张氢.工程机械手册[M].北京：清华大学出版社，2018.
[3] 钟翔山.机械设备装配全程图解[M].2版.北京：化学工业出版社，2019.
[4] 安林超，朱绘丽.起重机金属结构设计基础[M].北京：化学工业出版社，2016.
[5] 武晔卿.电路设计工程计算基础[M].北京：电子工业出版社，2018.
[6] 邱勇进.电工基础[M].北京：化学工业出版社，2016.