【文章內(nèi)容簡介】 范圍內(nèi)的車內(nèi)客室設(shè)備設(shè)施、受電弓控制閥板、自動(dòng)過分相控制裝置狀態(tài)檢查。 (3)輔助人員 (2 名 )負(fù)責(zé)動(dòng)車組進(jìn)庫接車、出 庫送車檢查。在動(dòng)車組出、入庫時(shí) , 輔助人員分別在動(dòng)車所入庫的庫門兩側(cè)接車，聽取輪對(duì)及車下設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)有無異音，檢查石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 車號(hào)、目的地顯示器、側(cè)門指示燈、車下散熱風(fēng)機(jī)等工作狀態(tài)是否正常，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)向調(diào)度報(bào)告。 CRH2A 型重聯(lián)動(dòng)車組 1．重聯(lián)動(dòng)車組一級(jí)檢修由 2 個(gè)檢修作業(yè)小組 (8 名作業(yè)人員 )完成。 (1)每個(gè)作業(yè)組對(duì) 1 組動(dòng)車組檢修，作業(yè)流程和檢修路線分別按單列車執(zhí)行。主控鑰匙領(lǐng)取、供斷電申請(qǐng)由動(dòng)車組非出庫端 (可按各所實(shí)際情況確定 )作業(yè)小組的 ① 號(hào)負(fù)責(zé)。由兩個(gè)作業(yè)小組的 ① 號(hào)分別完成動(dòng)車組出庫端、非出庫端司機(jī)室的性 能試驗(yàn)。重聯(lián)端車鉤的檢查全部由動(dòng)車組出檢查庫方向作業(yè)小組的 ③ 、 ④ 號(hào)負(fù)責(zé)。動(dòng)車組重聯(lián)端司機(jī)室的功能測試項(xiàng)目取消。 (2)動(dòng)車組無電作業(yè)時(shí)，出庫端 ① 號(hào)負(fù)責(zé)在司機(jī)室升降弓操作，兩個(gè)作業(yè)組的 ② 號(hào)負(fù)責(zé)對(duì)各自動(dòng)車組的兩個(gè)受電弓進(jìn)行檢測。 (3)動(dòng)車組有電作業(yè)時(shí)，在得到出庫端作業(yè)組 ① 號(hào)司機(jī)室性能測試完畢、主控鑰匙已拔出的通知后，非出庫端作業(yè)組 ① 號(hào)方可投入主控鑰匙進(jìn)行司機(jī)室試驗(yàn)。出庫端 ①號(hào)司機(jī)室試驗(yàn)時(shí)升后弓，非出庫端作業(yè)組 ① 號(hào)比照司機(jī)換端操作程序，斷電后換弓再進(jìn)行試驗(yàn)。 2．輔助檢查人員 (2 名 )按單列車作業(yè)要求執(zhí)行。乘務(wù)組 (2 名隨車機(jī)械師 )每人檢查一列，檢查內(nèi)容同單列動(dòng)車組。 (1)CRH2B、 2E 型長編組動(dòng)車組 長編組動(dòng)車組一級(jí)檢修由 2 個(gè)檢修作業(yè)小組 (8 名作業(yè)人員 )完成。 2 個(gè)作業(yè)小組檢修作業(yè)分工參照 CRH2A 型重聯(lián)動(dòng)車組執(zhí)行。輔助檢查人員和乘務(wù)組按 CRH2A 型單列車作業(yè)要求執(zhí)行。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 一級(jí)檢修作業(yè)流程框圖 圖 21 一級(jí)檢修作業(yè)流程圖 CHR2A型動(dòng)車組檢修路線 （ 1） 車頂作業(yè)路線 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 （ 2） 車內(nèi)作業(yè)路線 （ 3） 地溝作業(yè)路線 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 （ 4） 車體兩側(cè)作業(yè)路線 動(dòng)車作業(yè)人員安全作業(yè)的 重要性 由于軌道交通具有用地省、運(yùn)能大、速度快、節(jié)約能源、減少污染、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，目前動(dòng)車處于快速發(fā)展階段。而我國檢修基地和車輛的檢修人員數(shù)量與車輛的發(fā)展不成正比，而且動(dòng)車組的檢修有嚴(yán)格的時(shí)間限制，所以大量的檢修作業(yè)要求作業(yè)人員的應(yīng)該具有高效率。 正是由于作業(yè)量的增多，作業(yè)時(shí)間的限制，檢修人員安全問題成為關(guān)注的重點(diǎn)，雖然安全教育不斷和大量的宣傳，但是仍有很多事故發(fā)生，如發(fā)生在 2021 年 2 月 3號(hào)北京南動(dòng)車所的事故， CRH3010C 動(dòng)車組一級(jí)檢修甲班一組作業(yè)人員 3 號(hào)楊世華、4 號(hào)陳鑫在接觸網(wǎng)未斷電的 情況下違章進(jìn)入地溝開始車底作業(yè)，嚴(yán)重違反相關(guān)要求，通過這實(shí)例，體現(xiàn)了人控存在很多弊端，所以我們迫切需要一個(gè)完善的技術(shù)安全防護(hù)措施，真正做到安全第一，預(yù)防為主，保障作業(yè)人員安全。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 作業(yè)人員檢測系統(tǒng)單元設(shè)計(jì) PLC 的選擇 可編程控制器，英文稱 Programmable Controller,簡稱 PLC，本課題中用 PLC 作為它的簡稱。 PLC 是用于工業(yè)現(xiàn)場的電控制器。它源于繼電器控制技術(shù)，但基于電子計(jì)算機(jī)。它通過運(yùn)行存儲(chǔ)在其內(nèi)存中的程序，把經(jīng)輸入電路的物理過程得到的輸入信息，變換為所要求的輸出信息，進(jìn)而再通過輸出電路的物流過程去實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的控制。 PLC 基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換時(shí)，大多只考慮信息本身，信息入出的物理過程一般不考慮的。而 PLC 則要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的實(shí)際使用。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，便于維修及抗干擾等問題，入出信息變換及可靠的物理實(shí)現(xiàn)，可以說是PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。 PLC 可以通過它的外設(shè)或通信接口與外界交換信息。其功能要比繼電控制裝置多的多、強(qiáng)的多。 PLC 有豐富的指令系統(tǒng) ，有各種各樣的 I/O 接口、通信接口，有大容量的內(nèi)存，有可靠的自身監(jiān)控系統(tǒng)，因而具有以下基本的功能： ① 邏輯處理功能 。 ② 數(shù)據(jù)運(yùn)算功能 。 ③ 準(zhǔn)確定時(shí)功能 。 ④ 高速計(jì)數(shù)功能 。 ⑤ 中斷處理 (可以實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)外中斷 )功能 。 ⑥ 程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能； ⑦ 聯(lián)網(wǎng)通信功能； ⑧ 自檢測、自診斷功能。 可以說，凡普通小型計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能， PLC 幾乎也都可以做到。 像 PLC 這樣。集豐富功能于一身，是別的電控器所沒有的，更是傳統(tǒng)的繼電控制電路所無法比擬的。豐富的 功能為 PLC 的廣泛應(yīng)用提供了可能。 PLC 的選型 在 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的 PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 輸入輸出 (I/O)點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８?據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%~20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商 PLC 的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。本課題的 I/O 點(diǎn)數(shù)為輸入 21點(diǎn)，輸出 15 點(diǎn)。 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常 采用存儲(chǔ)器容量的估算來替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定公式，許多文獻(xiàn)資料中給除了不問公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10~15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù) (16 位為一個(gè)字 )，另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。因此本課題的 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ) 1000 跳梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。 控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制的需要，主要 介紹以下幾種功能的選擇。 (1)控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC 的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 (2)編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個(gè) CPU，編程器在編程模式時(shí)， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU 對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程 方式： CPU 和編程器有個(gè)自的 CPU，主機(jī) CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場控石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序進(jìn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖 (SFC)、梯形圖 (LD)、功能模塊圖 (FBD)三種圖形化語言和語句表 (IL)、結(jié)構(gòu)文本 (ST)兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn) (IEC6113123)，同時(shí)，還應(yīng)支持多鐘語言編程形式，如 C,Basic 等，以滿足特殊 控制場合的控制要求。 (3)診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過引薦的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對(duì) PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對(duì) PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 機(jī)型的選擇 目前，國內(nèi)眾多的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了多鐘系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。通過對(duì)輸入 /輸出 點(diǎn)的選擇、對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇、對(duì) I/O 響應(yīng)時(shí)間的選擇以及輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型的分許。所以決定使用三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 系列的FX2N48MR 型號(hào)的可編程控制作為檢測及分檢的控制器。 傳感器的選擇 傳感器就是能感知外界信息并將其按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的機(jī)械電子裝置。簡言之，傳感器就是將外界被測信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電子裝置，它由敏感器件和轉(zhuǎn)換期間兩部分組成，有的半導(dǎo)體敏感器件可以直接輸出電信號(hào)，其本身就構(gòu)成傳感器。敏感期間品種繁多，就其感知外界信息的原理而言，可分為：物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物 理效應(yīng)；化學(xué)類，基于化學(xué)反應(yīng)的原理；生物類，基于酶、抗體和激素等份子識(shí)別功能。通常，根據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 常見傳感器介紹 電感式傳感器是由 LC 振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路三大部分組成。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。當(dāng)外界的金屬性導(dǎo)電物體接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)區(qū)時(shí)，在金屬物體內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以致停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換 成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。 光電傳感器的基本轉(zhuǎn)換原理是將被測量參數(shù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后將光信號(hào)作用于光電元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的輸出。常用的光電傳感器是采用發(fā)光二極管作為光源，光源經(jīng)過透鏡聚焦于空間某一點(diǎn)。如果在該點(diǎn)有障礙物，光就照不到光敏二極管上，電路處于偏置狀態(tài)， PN 結(jié)截止，反向電流很小。當(dāng)沒有障礙物遮擋時(shí)，光照到光敏二極管上時(shí)， PN 結(jié)附近產(chǎn)生電子 ——空穴對(duì)，并在外電場和內(nèi)電場的共同作用下，漂移過 PN 結(jié)，產(chǎn)生光電流。此時(shí)，光電流與光照強(qiáng)度成正 比，光敏二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)。 具體方法是在光源側(cè)使用發(fā)光二極管，在受光側(cè)使用光敏二極管，并將信號(hào)處理電路集成制作在一塊芯片上。它的特點(diǎn)是體積小，可靠性高，工作電源電壓范圍寬，接口電路的復(fù)雜程度大幅度減少，可直接與 TTL， LSTTL 和 CMLS 電路芯片連接。 電容式傳感器的感應(yīng)由兩個(gè)同軸金屬電極構(gòu)成，很像 “打開的 ”電容器電極，該兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容，串聯(lián)在 RC 振蕩回路內(nèi)。 電源接通時(shí)， RC 振蕩器不振蕩，當(dāng)一個(gè)目標(biāo)朝著電容器的電極靠近時(shí)，電容器的容量增加，使振蕩器開始振蕩，通過 后級(jí)電路的處理，將停振和振蕩兩種信號(hào)轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，從而起到了檢測有無物體存在的目的。該傳感器能檢測金屬物體，也能檢測非金屬物體，對(duì)金屬物體可以獲得最大的動(dòng)作距離，對(duì)非金屬物體動(dòng)作距離決定于材料的介電系數(shù)越大。可獲得的動(dòng)作距離越大。當(dāng)一個(gè)目標(biāo)靠近時(shí)，電容式傳感器的電流消耗隨之增加?？蓪?duì)金屬和非金屬材料進(jìn)行無接觸檢測。例如：木材、玻璃、紙板、塑料、皮革、陶瓷、液體、沙石、金屬。 熱釋電紅外傳感器 現(xiàn)在用于檢測人員進(jìn)出的探測器主要采用熱釋紅外傳感器。人體能夠發(fā)射 10μm左右的紅外線，熱釋紅外傳感器 就是靠接收這種紅外線而進(jìn)行工作的。這種探測器功耗小，隱蔽性好，價(jià)格低廉，但也具有以下缺點(diǎn)： ① 不能判斷人員流動(dòng)方向； ② 探測石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 器穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收； ③ 探測器容易受熱源、光源、射頻輻射等干擾； ④ 環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測器靈敏度明顯下降，可能造成探測器短 時(shí)失靈。 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。在每個(gè)探測器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測元件，并將兩個(gè)探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。 由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70 分貝以上，這樣就可以測出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng) [1][2] 。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的 “盲區(qū) ”和 “高靈敏區(qū) ”，以提高它的探