《高铁列车轮对智能输送技术》是智能输送工程方面的专业书籍。《高铁列车轮对智能输送技术》以高铁列车轮对为对象，介绍智能输送系统的组成、技术要求等；全面阐述智能输送系统的设计和实现细节，主要包括轮对零部件立体库、配盘桁架机械手、堆垛机、RGV(有轨制导车辆)、二维码自动读取装置、输送机、成品轮对下料工位、电气系统、中央控制系统的设计和实现过程等内容。

第1章　高铁列车轮对智能输送技术概述
　　目前，轨道列车零部件的存储与压装由多设备与多工装零部件单*存储，即车轴、车轮、制动盘等均单*存放，每台设备与工装由若干名操作人员共同协调操作，设备之间的转运依靠天车完成，造成工人劳动量大，协调效率低，生产现场凌乱且容易出现事故等问题。
　　现有轨道列车行业的发展，对压装效率、压装质量[1]提出了新的要求。现有的工艺是先人工测量车轴和车轮、制动盘的压装配合处的直径尺寸，再人工确认车轴、车轮和制动盘的压装过盈量和厂家及型号等是否满足轮对压装技术要求，若满足轮对压装技术要求，则人工操控天车或叉车将车轴、制动盘、车轮搬运到轮对压装机设备处准备进行压装。但是，在实际生产中不是一次就能够找到合适的轮对压装零部件，而是需要人工多次寻找、人工反复测量、人工判断、人工搬运等才能凑齐可以进行压装的轮对零部件，因此经常受人为等因素的影响，造成轮对压装效率低且差错率高等问题。图1.1和图1.2为某高铁生产企业车轮、车轴存储方式。
图1.1　车轮存储方式 图1.2　车轴存储方式 　　因此，在当前形势下，提供一种能够提高生产现场的智能化[2]、整洁化水平，可高效、安全、大批量、规模化生产压装的高铁列车轮对智能输送系统十分必要。
1.1　高铁列车轮对智能输送系统组成与应用
　　高铁列车轮对智能输送系统主要由1套轮对零部件立体库、1套堆垛机、1套配盘桁架机械手(包括1套1t电动起重机)、1套轮对组成零部件自动输送线、1套自动输送有轨制导车辆(rail guided vehicle，RGV)、1处托盘入库口、1处托盘出库口、1处空托盘入库口及满托盘出库口、2处动/拖车轮对组件配盘入/出库口、2处车轮/制动盘托盘入/出库口、2处配好托盘缓存工位(每处应设有满托盘和空托盘存放位置)、2处成品轮对缓存工位、1处成品轮对下料工位以及地轨等构成(图1.3)，用于完成各种铁路客车的动车和拖车轮对零部件的自动存取及配盘输送等工作。
图1.3　高铁列车轮对智能输送系统组成
　　高铁列车轮对智能输送系统包括沿RGV运输线路顺次设置的轮对零部件上料及选配区、轮对压装区、成品轮对下料区，还包括对各区单机设备及RGV实施控制的中央控制系统。轮对零部件上料及选配区包括轮对零部件上料及信息采集区、轮对零部件入库及出库运输区、轮对零部件存储区、轮对零部件选配区。轮对零部件上料及信息采集区和轮对零部件选配区位于轮对零部件入库及出库运输区靠近RGV的一侧，轮对零部件存储区位于轮对零部件入库及出库运输区远离RGV的一侧。轮对压装区用于将选配好的轮对零部件压装为成品轮对；成品轮对下料区用于将成品轮对与对应托盘分离，并将成品轮对弹出，将对应空托盘送回。
　　高铁列车轮对智能输送系统可将各个单机设备利用数字化、信息化手段进行连接，自动完成存放零部件信息采集、轮对零部件入库、轮对零部件存储、轮对零部件选配、轮对压装、成品轮对输出以及各工位之间的零部件运输，提高了生产现场的智能化，使工作现场整洁，生产安全高效，可实现大批量、规模化生产。
　　轮对零部件上料及信息采集区包括顺次连接的轮对零部件托盘入库口、托盘及轮对零部件自动扫码系统以及轮对零部件托盘出库口，轮对零部件托盘出库口正对轮对零部件入库及出库运输区。
　　轮对零部件入库及出库运输区包括堆垛机，堆垛机能够将轮对零部件上料及信息采集区上输出的轮对零部件运输至轮对零部件存储区，并且能够将轮对零部件存储区内的轮对零部件运输至轮对零部件选配区。
　　轮对零部件选配区包括轮对零部件自动选配系统、车轮或制动盘托盘入/出库口、动车或拖车轮对零部件托盘入/出库口、轮对零部件托盘出库及空托盘入库口。堆垛机将轮对零部件存储区中的轮对零部件运输至车轮或制动盘托盘入/出库口和动车或拖车轮对零部件托盘入/出库口的托盘中，轮对零部件自动选配系统，再由中央控制系统进行控制，将合适的轮对零部件放入一个动车或拖车轮对零部件托盘入/出库口的托盘中，配好的动车或拖车轮对零部件托盘被堆垛机自动放置在轮对零部件存储区内或被RGV自动输送到轮对压装区内；轮对零部件托盘出库口及空托盘入库口用于回收由轮对压装区运回的轮对零部件空托盘，或者将轮对零部件存储区内配好的动车或拖车轮对零部件托盘输送到轮对压装区内。
　　轮对零部件存储区为容纳轮对零部件托盘的立体库，立体库的一端设置有空托盘出库口。
　　轮对压装区包括动车或拖车轮对零部件托盘入/出库口、3t电葫芦、轮对压装机、成品轮对托盘入/出库口一等。动车或拖车轮对零部件托盘入/出库口靠近轮对压装机的一侧，且设有动车或拖车轮对零部件托盘存放工位；成品轮对托盘入/出库口一靠近轮对压装机的一侧，且设有成品轮对托盘存放工位；3t电葫芦先将处于对应工位上的动车或拖车轮对零部件送入轮对压装机制成成品轮对，再将成品轮对放入对应工位上的成品轮对托盘中。
　　动车或拖车轮对零部件托盘入/出库口远离轮对压装机一侧，旁边还顺次设有动车或拖车轮对零部件空托盘横移装置以及动车或拖车轮对零部件空托盘缓存工位。
　　成品轮对下料区包括顺次设置的成品轮对托盘横移装置、成品轮对空托盘缓存工位、成品轮对托盘入/出库口二、成品轮对从成品轮对托盘里弹出工位、成品轮对下料工位等。成品轮对下料工位的转轨机构自动将成品轮对输送到地轨上，成品轮对的空托盘自动转运到成品轮对下料工位的空托盘缓存位置上；RGV输送下一次成品轮对后，直接将该缓存位置上的成品轮对空托盘取走，并输送到轮对压装区的成品轮对缓存工位上。
　　轮对零部件托盘里的每个轮对零部件上都设置有二维码。
1.2　高铁列车轮对智能输送系统技术要求
　　高铁列车轮对智能输送系统可以实现各种动车轮对单元(每条动车轮对包括1个车轴齿轮箱、2个车轮等)、拖车轮对单元(每条拖车轮对包括1个车轴、2个车轮、3个制动盘等)所有零部件二维码生成及扫描检索，实现各种零部件在立体库中的自动存取，还能够按照车型、尺寸公差等生产要求自动实现各种动车和拖车轮对零部件的配盘作业(自动实现将组成1条轮对的合适零部件放置在同一个托盘里)，也能够实现将已经配好盘的轮对零部件托盘自动输送到相应轮对压装机旁边的两处轮对零部件配好托盘缓存工位上，并能够实现将已经组装好的成品轮对从轮对压装机的成品轮对缓存工位上自动输送到成品轮对下料工位处，须保证成品轮对的下料装置的轨道和地轨高度一致，然后将成品轮对自动弹出到地轨上。典型轮对零部件参数如下。
　　图1.4为CRH3动车车轴齿轮箱，其长×宽×高为2180mm×1100mm×675mm，质量为750kg，每条动车轮对有1个。
图1.4　CRH3动车车轴齿轮箱
　　图1.5为拖车车轴，其长×直径为2180mm×199mm，质量为385kg，每条拖车轮对有1个。
图1.5　拖车车轴
　　图1.6为拖车车轮，其轮毂厚175mm，轮辋厚135mm，滚动圆直径为810～920mm，车轮质量约340kg，每条拖车轮对有2个。
图1.6　拖车车轮
　　图1.7为轴装制动盘，其直径为640mm，CRH5盘毂厚120mm，CRH3盘毂厚150mm，盘厚66～80mm，质量约130kg，一般每条拖车轮对有3个。
图1.7　轴装制动盘
　　图1.8为CRH3动车轮对组件，其长×宽×高为2180mm×1100mm×1000mm，质量为1639kg。
图1.8　CRH3动车轮对组件
　　图1.9为拖车轮对组件，其长×宽×高为2180mm×1000mm×1000mm，质量为1457kg。
　　图1.10为CRH5动车轮对组件，其长×宽×高为2180mm×1100mm×1000mm，质量为1603kg。
　　图1.11为CRH5动车车轴齿轮箱，其长×宽×高为2180mm×850mm×680mm，质量为738kg，每条动车轮对有1个。
　　图1.12为CRH3动车车轮，其轮毂厚175mm，轮辋厚135mm，滚动圆直径为810～920mm，动车车轮质量为495kg，每条动车轮对有2个。
图1.9　拖车轮对组件
图1.10　CRH5动车轮对组件
图1.11　CRH5动车车轴齿轮箱
图1.12　CRH3动车车轮

目录
前言
第1章 高铁列车轮对智能输送技术概述 1
1.1 高铁列车轮对智能输送系统组成与应用 2
1.2 高铁列车轮对智能输送系统技术要求 4
1.2.1 立体库要求 7
1.2.2 堆垛机要求 8
1.2.3 配盘桁架机械手要求 9
1.2.4 RGV要求 9
1.2.5 二维码自动读取装置要求 10
1.2.6 中央控制系统要求 11
1.3 高铁列车轮对智能输送系统工作流程 12
1.4 主要章节安排 14
第2章 立体库 15
2.1 货架设计标准规范 15
2.2 货架系统平面布局设计原则 15
2.3 立体货架系统 15
2.3.1 立体货架平面布局图 16
2.3.2 立体货架系统布置 17
2.3.3 立体货架托盘位置布置 17
2.3.4 立体货架结构简要说明 18
2.3.5 设计参数、技术性能指标和加工工艺说明 18
2.4 材料特性 21
2.5 单元截面类型 21
2.6 货架有限元分析 22
2.6.1 货架有限元分析主要解决的问题 22
2.6.2 有限元分析解决方案 22
2.6.3 有限元分析静力学分析 22
2.6.4 有限元分析模态分析 28
2.6.5 有限元分析地震分析 30
第3章 配盘桁架机械手 33
3.1 配盘桁架机械手设计方案 33
3.1.1 零部件描述 33
3.1.2 结构说明 35
3.2 配盘桁架机械手伺服电机参数 36
3.3 配盘桁架机械手主要部件配置 37
3.4 配盘桁架机械手主要参数 38
3.5 配盘桁架机械手末端执行器 39
3.5.1 末端执行器结构 39
3.5.2 末端执行器工作流程 41
3.6 配盘桁架机械手选件——Z轴防坠制动杆 41
3.7 配盘桁架机械手控制系统 42
3.8 集成的1t电动起重机 43
3.9 零部件托盘 44
3.9.1 零部件托盘的主要结构图 44
3.9.2 零部件托盘的三视图 45
3.9.3 零部件托盘的结构配置 48
3.9.4 零部件托盘的具体数量 48
3.9.5 零部件托盘的设计理念 48
3.9.6 零部件托盘的受力分析 49
3.9.7 零部件托盘实物 51
第4章 堆垛机 53
4.1 堆垛机设计标准规范 53
4.2 堆垛机主要性能参数 53
4.3 堆垛机结构及功能说明 54
4.3.1 堆垛机结构特点 54
4.3.2 堆垛机外观标准 55
4.3.3 堆垛机的机械部件 55
4.3.4 堆垛机安全保护装置 60
4.3.5 堆垛机巷道设备 64
4.3.6 堆垛机控制系统 64
4.3.7 安全措施 65
4.3.8 安全绳安全检查周期、更换周期及保养要求 66
4.4 堆垛机控制 67
第5章 RGV 69
5.1 RGV主要结构 69
5.2 RGV主要参数及品牌厂家 70
5.3 RGV主要结构配置 71
5.4 RGV工作原理 72
5.5 RGV参数计算过程 72
5.5.1 RGV走行机构的设计计算 72
5.5.2 链轮链条的选取校核 74
5.5.3 走行机构减速电机的选取 75
5.5.4 走行机构联轴电机的选择 76
5.5.5 RGV机体支架设计 76
5.5.6 RGV其他装置设计和选择 77
第6章 二维码自动读取装置 81
6.1 二维码自动读取装置布局 81
6.2 二维码自动读取装置需获取参数 81
6.2.1 立体库中托盘信息 81
6.2.2 立体库中货物信息 82
6.2.3 二维码自动读取装置工作流程 83
6.3 二维码定位与识别 83
6.3.1 轴端二维码定位图像 83
6.3.2 车轮和制动盘二维码定位 85
6.3.3 二维码畸变校正 86
6.3.4 实验结果及分析 88
第7章 输送机 91
7.1 往返辊筒式输送机 91
7.1.1 往返辊筒式输送机的主要结构 91
7.1.2 往返辊筒式输送机的三视图 92
7.1.3 往返辊筒式输送机的技术参数 92
7.2 往返+移载辊筒式输送机 93
7.2.1 往返+移载辊筒式输送机的主要结构 93
7.2.2 往返+移载辊筒式输送机的三视图 94
7.2.3 往返+移载辊筒式输送机的技术参数 95
7.3 输送机的厂家品牌及结构配置 95
7.4 自动输送线的构成、工作过程和原理 96
7.4.1 自动输送线的构成 96
7.4.2 自动输送线的工作过程 98
7.4.3 自动输送线的工作原理 98
7.5 输送机的相关分析计算 99
7.5.1 输送机参数计算 99
7.5.2 主要参数计算 100
第8章 成品轮对下料工位 102
8.1 成品轮对下料工位的结构图 102
8.2 成品轮对下料工位的三视图 103
8.3 成品轮对下料工位的技术参数 103
8.4 成品轮对下料工位的结构配置 104
8.5 成品轮对下料工位的工作过程 104
8.6 成品轮对下料工位的相关分析计算 105
第9章 电气系统 106
9.1 总控制图 106
9.2 RGV控制图 107
9.3 输送机控制图 108
9.4 堆垛机控制图 109
9.5 配盘桁架机械手控制图 110
第10章 中央控制系统 112
10.1 计算机信息管理系统 112
10.1.1 系统框架 112
10.1.2 系统信息 115
10.1.3 系统硬件 116
10.1.4 接口描述 117
10.1.5 WMS功能描述 119
10.1.6 监控调度系统描述 149
10.2 监控调度系统 152
10.2.1 SSWCS主界面介绍 152
10.2.2 SSWCS监控界面 154
10.2.3 SSWCS数据显示区和异常提示栏 155
10.2.4 SSWCS快捷操作菜单和冒泡提示栏 157
10.2.5 SSWCS功能项 157
参考文献 166