一种新的过跨运输方式

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摘要：为满足工艺流程的需要，长大的梁段需要从组焊跨依次经过打砂跨打砂和喷漆跨喷漆，运输距离长且有防爆要求，一般的过跨运输方案难以满足工况要求，为解决这一运输问题，本文设计了一种新的运输方案，并进行了相关的辅助小车机械设计，该方案较好的解决了特殊工况下的过跨运输问题，属国内首创。

关键词：运输；过跨平车；辅助小车

1.概述：

我公司生产制造的桥梁用钢结构梁，最大单件重为50吨，最长达52米，在整体组焊后，需进入下道工序，即打砂厂房进行打砂及油漆厂房进行喷漆，由于三个工序在不同的厂房，工件通过过跨平车流转至下道工序（见示意图1）。我公司作业工况特点如下：

1.1.工件长大，牵引力大，按照设计要求需150吨牵引力，所需动力线越粗或电池组庞大，应该电气系统考虑空间的布置。

1.2.平车进入打砂厂房后是作为打砂工作台使用的，钢砂以80米/秒的速度向工件表面人工抛射，而平车及电气均在抛射范围内。

1.3.在油漆车间，应考虑带电设备的防爆问题。

1.4.运输距离长，最大有266米，远远超出一般过跨运输距离。

2.工况分析

目前，传统的过跨平车按照动力源采用方式，主要有3种，一是电缆拖动式，二是低压轨道受电式，三是蓄电池供电式。根据生产工况，传统的三种方式均不能满足使用要求。其中电缆拖动式需采用电缆卷筒收线，由于运输距离长，收线卷筒将变得庞大，直接安装在载重平车上占用空间大，不利于放置工件，更重要的是，工件在打砂时，难以对收线卷筒及电缆保护。低压轨道手电方式更不适应于打砂厂房和油漆厂房，地面上堆积的钢砂极易造成轨道短路，行车过程中轨道产生的电火花给油漆厂房带来安全隐患。而蓄电池供电方式，由于载重吨位较大，蓄电池组结构较庞大，造价较高，电池寿命有限，不适合24小时持续作业重载荷工况。

考虑打砂厂房工况情况，在打砂作业时，应考虑将电气及电缆与载重平车分离，移动到打砂厂房外，

考虑油漆厂房的防爆问题，车载电气及布置在油漆厂房内电气系统均采用防爆电器，如行走电机均采用防爆电机，布置在油漆厂房内的电器柜采用防爆电气柜。

对于长距离运输问题，应当考虑中间取电方式，采用电缆卷筒收放线。

3.目前的倒运方式

我公司为专业的桥梁钢结构制造企业，长期存在着这样的工序，目前，为了解决上述特殊工况下的工件倒运问题，采取了以下方案：“接力式”电缆拖动方式（见下图2）

图2 方案一平车行驶示意图

结构简述及特点：

将运输距离分为两段式接力运输，组焊车间至打砂车间为一段运输线路，运输长度约为130米，从打砂厂房至油漆厂房另一段线路，运输距离为136米。电缆收线卷筒共2套，分别置于各段中点，固定于地坑，此设计可减少电缆长度约一半，与此配套的电缆卷筒电机采用力矩电机，可自动实现卷筒旋转换向。其中，油漆厂房电气箱使用防爆电气柜，而车载电气仅有电机及电缆插座接口，均采用防爆元器件。

平车行驶过程：

当平车需进入打砂厂房时，将图中左侧卷筒电缆插入平车左端航空插座，启动电源后，平车即向打砂小车方向行驶，在开始阶段，电缆卷筒收电缆，当小车越过电缆卷筒中点后，由于力矩电机的工作特性，电缆卷筒被动反向旋转，实现放线，当到达打砂厂房后，电缆从平车上插座上拔下，并将电缆移至打砂厂房外，此时可以安全的进行打砂，当打砂完毕后，将右侧卷筒电缆插入平车右端航空插座，启动电源后，平车可向打砂方向行驶，同理，电缆卷筒将有收线和放线两个过程。当工件卸下后，平车按照上述逆方向空车返回进入下一个循环作业。

4.新的方案设计

4.1.目前方案的不足

目前的倒运方式虽然能基本解决特殊工况下的倒运问题，但方案仍存在下列不足：

4.1.1.增加收线负载转矩：

“接力式”电缆拖动方式之所以采用两套电缆卷筒取电，是因为电缆卷筒为固定于地面结构的形式，通常，带电缆卷筒式过跨平车，其卷筒置于平车之上，卷筒随平车直线运动的同时自身旋转达到收放电缆的目的，这样带来的优点是在理想状态，电缆与地面没有相对的滑动摩擦，不仅可以显著的降低收线负载，且电缆基本没有磨损。而方案一为了实现电气及电缆与载重平车在打砂时分离，卷筒置于固定地坑，这样电缆在收放线的时，电缆与地面有相对滑动摩擦，使得收线负载成倍增加，电缆长度越长，负载越大。因此为了解决收线负载过大的问题，只能设计为分段收线。此种结构对地面的电缆沟槽也有较高的要求，电缆沟槽需尽量保持洁净，避免电缆被杂物卡住或卡伤。

4.1.2.增加电缆磨损

由于与地面有相对滑动摩擦，电缆在没有保护的情况下极易磨损，虽然方案一考虑到了此点，在电缆上套上塑料管，但套上壁厚达2mm的塑料管显著增加了电缆的自重，负载进一步增加，且在冬天，塑料管容易“硬化”，不利于卷收。

4.1.3.操作不便，安全性不高

在操作方式及安全方面，方案一电缆卷动始终固定，而载重平车在运动中，在操作上必须采用无线遥控的方式，操作时必须配备至少两人，一人跟随载重平车，另一人对电缆卷筒及滑动的电缆进行监视，确保安全。即便与此，在出现故障时，若载重平车开出距离较远，也不易及时沟通。“接力式”运输必须是在设计好的某个位置进行停车“接力”，一旦超出此范围，载重平车行程超出电缆长度，电缆可能被拉断产生安全事故。另外，在每一条轨道全长方向，需要开挖较大较深的地坑用于安装电缆卷筒及电气部分，巨大的地坑正处于厂房中心线上，且不易进行防护，给行人及机动车的进出带来安全隐患。

4.2.新的方案概述

为了克服上述的诸多不足，本文设计出一种辅助小车电缆拖动方式（平车行驶示意图如下图3）

结构简述及特点：

从总体结构上看，该运输系统由载重平车和辅助小车组成，其中载重平车主要作用是用于安装平车行驶电气控制箱和电缆收线电气控制箱及电缆卷筒。辅助小车与载重平车在行驶时通过带插销的连接杆相连。取电位置在距线路中间位置约120m处。拖缆设计长度为155m，可满足图中取电点至喷漆厂房约146m的行驶距离，载重平车端头有航空插座，辅助小车上带插头的电缆插入插座后，启动电源即可驱动。

平车行驶过程：

将辅助小车与载重平车通过带插销的连接杆连接后，启动电源，载重平车获得动力并带动辅助小车共同运动，同时力矩电机带动电缆卷筒收线，当辅助小车越过取电点后，由于力矩电机的工作特性，电缆卷筒被动反向旋转，实现放线。到达打砂厂房后，切断电源，拔下插头，将辅助小车推出打砂厂房，打砂完毕后，再将辅助小车推入打砂厂房，按照上述操作，载重平车进入喷漆厂房。

5.方案分析

该方案采用了一套车载电缆卷筒，充分吸收了传统的卷筒式电缆平车的优点，但又考虑了载重平车与电气及电缆的分离，以有效保护电气及电缆，为此设计了专用的辅助小车，除驱动电机置于载重平车外，所有其他电气及电缆均置于辅助小车上。由于充分利用了传统的卷筒式电缆平车的优点，负载转矩小，电缆长度可以设计很长，电缆基本无磨损，也不需要特殊对电缆进行防磨损处理，因此在本文的工况下，使用一套电缆卷筒仍能满足要求。

在操作方式及安全方面，该方案显著特点为带电缆卷筒的辅助平车跟随载重平车一起运动，操作上更加集中，更加安全，仅有一个操作工人即可。也降低了人工成本，在全长任意位置可停车，不存在超行程的问题。取消了两个巨大的地坑基础，彻底消除了安全隐患。

6.小结

本文在目前的方案措施基础上设计了电缆卷筒置于辅助小车的一种特殊过跨平车形式，适应了长距离、有打砂工况及防爆要求的特殊工况，该设计方案显著优于其他的结构形式，并在实践中得到检验，为国内首创。