HXD3型機車起復救援頂托加固裝置和走行部故障救援方案的研究

朱高嶺，高洪聲

（北京鐵路局 豐臺機務段，北京100071）

機車、車輛的脫軌或傾覆事故的救援通常采用的方法是吊復或起復，脫軌距離較近時也可以采用拉復的方法。由于電力機車脫軌后的吊復必須拆除接觸網才能作業，接觸網的拆除和恢復需要占用大量的人力、物力和時間，而發生在繁忙干線上的機車脫軌或走行部軸承固死，如果長時間占用正線，會造成更大的經濟損失和引起事故性質的變化。所以，機車脫軌或故障后的處理，要根據事故現場的實際情況作決定。按照以往起復救援機車采用頂復的方法，一般頂點的位置，大多選在車鉤后的牽引梁底部，因為牽引梁底部與鋼軌高度能夠滿足油鎬的頂起、小車橫移、橫移梁疊加。然而，HXD3型電力機車采用了推挽式低位牽引桿裝置，該裝置設在機車牽引緩沖器后部，占用了相當大的空間。所以，在這個位置要安裝起復設備，滿足油鎬的頂起、小車橫移、橫移梁疊加，這個高度已經不具備，使機務救援部門使用多年的液壓起復救援設備的安裝和頂點位置的選擇遇到了新的困難。為了解決這一救援工作中的難題，需對HXD3型電力機車的起復救援及走行部故障的救援方案進行研究，以解決大功率HXD3型電力機車走形部軸承固死或發生脫軌事故后的起復救援問題。

1 機車起復救援方案

HXD3型電力機車采用了推挽式低位牽引桿技術，在機車端梁及牽引梁底部不能作為頂點位置，但是可以利用該型機車車鉤的鉤頭部位直接起復。這一救援方案的特點是：工作直接、方便，準備工作簡單、快捷（見圖1）。

圖1 方案1鉤頭部位直接起復

但通過試驗，反映出該方案工作起來不夠穩定，其根本原因是因車鉤鉤體的上部與車鉤鉤匣間存在40mm的間隙，當起復設備將車鉤鉤體頂起時，由于存在間隙，導致車鉤發生較大程度的傾斜，加上車鉤與鉤匣兩側間也存在間隙，從而發生水平方向上的擺動（見圖2）。這種擺動的結果很容易出現危險，輕則損壞設備，重則擴大事故后果，甚至影響救援工作。為了保證該頂點位置的穩固，需專門設計、制作支座和頂頭，但工作起來仍很難達到穩定，因此需要對起復救援方案作重新研究。

結合HXD3型電力機車的具體結構特點，確定合適的頂復位置是該型機車救援工作中的重點。如果把頂點位置設置在機車車鉤鉤身上則需要解決3個問題：①被起復的HXD3型電力機車車鉤與車體位置必須固定，車鉤左右方向與上下方向均須固定。②車鉤鉤身下面必須有一個起復救援用油鎬工作的作用面。③車鉤下面要有安放起復救援用的油鎬、小車和橫移梁工作的空間。經過現場調研和分析，上述第3個問題的條件可以滿足，而第①和第②項的問題需要進行重點研究。

圖2 方案1—頂緊時的簡圖

（1）車鉤固定

將車鉤鉤體上端與鉤匣間40mm的間隙用鐵楔楔緊，即車鉤與鉤匣間垂直方向得到固定，保證起復設備頂起車鉤時，車鉤仍處于水平狀態。楔緊后的車鉤鉤體也在摩擦力作用下，水平方向不能擺動，該方案設計了一個固定車鉤的可調楔緊夾具（圖3）。

圖3 方案2可調楔緊夾具

車鉤鉤體中部位置與鉤匣導框能夠固定可調楔緊夾具，確保機車被頂起時不產生相對運動。它的作用原理是由于可調楔緊系統在車鉤中部，將車鉤與鉤匣楔緊并形成面接觸，這樣就保證了其在工作時的穩定性。兩個可以相對滑動的楔鐵在壓緊力的作用下及高度方向上，在其相對滑動的過程中發生變化，由小變大，直至將車鉤與鉤匣邊框楔緊，起到加固的作用。楔緊后的車鉤與機車牽引梁形成一體，由于具有足夠的強度和剛度成為機車被頂起起復時的條件。同時，可調楔緊夾具在安裝時還設計了能夠將車鉤吊桿也包括在內的結構（見圖4）。

（2）頂點設置

將起復作業頂點位置設置在機車車鉤鉤體中部（見圖5）。這個位置可以安裝起復設備的油鎬、小車以及橫移梁等。由于該型機車的排障器設置靠后，與其他型號的機車相比，形成了一個長350mm左右的空間，方便液壓起復設備的安放。

圖4 方案2將大鉤吊桿含在中間的結構

通過比較，這一方案解決了兩個方面的問題，一是通過設計平面楔緊系統，將機車車鉤楔緊固定，確保在起復作業中形成一體。二是將起復作業的位置點設在車鉤鉤體中部，設計的專用頂起支座，既有利于起復作業的穩定性，又可以使起復設備便于安裝，該套方案實用性較強，經在現場試驗取得了良好效果。

（3）主要技術參數

①可調楔緊夾具：體積（長×寬×高）410mm×175mm×43mm；質量：16kg

②頂托裝置：體積（長×寬×高）180mm×340mm×375mm；質量：27kg

③一次裝夾作業時間：≤5min

圖5 方案2起復作業頂點位置設置在機車車鉤體中部

2 機車走行部軸承固死救援方案

HXD3型電力機車牽引電動機采用滾動抱軸承式半懸掛，3軸轉向架結構，牽引電動機與輪對構成驅動裝置。因此，HXD3型電力機車在運用過程中發生的輪對抱軸承固死和牽引電機軸承固死救援問題是研究的重點。

（1）牽引電動機軸承固死

根據齒輪箱結構，齒輪箱設有主動齒輪檢查孔，不論牽引電動機軸承固死發生在整流齒側小軸承，還是齒側大軸承，當影響機車運行時，都可以通過液壓裝置退掉主動齒輪，快速恢復線路通行。

（2）輪對抱軸承固死

① 中間輪對（2、5位輪對）抱軸承固死

考慮中間輪對如果被懸空，它的質量均勻的被分配到兩端輪對上，只要該輪對離開鋼軌軌面一定距離，機車即可安全運行（圖6）。

圖6 中間輪對抱軸承固死處理方案

實施方案：拆除中間輪對的軸箱拉桿、氣焊切斷一系圓簧并拆除、再拆除輪緣減磨裝置等相關部件，用32 t油壓千斤頂墊在軸箱兩側，同時頂起軸箱，分別用專用鎖鏈將兩側軸箱體懸掛于構架上，以輪對踏面離開鋼軌軌面70～80mm為宜，然后將鎖鏈鎖死，并確認牢固，機車可以70～80km／h速度運行到機務段后進行徹底處理。

② 兩端輪對（1，3或4，6位輪對）抱軸承固死

考慮一個轉向架兩端輪對抱軸承固死（1，3或4，6位輪對），單單采用將輪對懸空的方法不行，因為牽引電動機與輪對構成的驅動裝置總質量達到5t，如果將1位或3位（4位或6位）輪對懸空，機車運行時，由于車體靠一個轉向架上的左右兩個支承點支承，5t重的懸空輪對可能造成向一側傾斜，并與軌面接觸，從而影響機車的運行，這樣就達不到輪對懸空后安全運行的目的。理想的方案是將一端轉向架懸掛在車體上，在1位或3位（4位或6位）輪對懸空后機車運行時，確保懸空輪對不接觸軌面（圖7）。

圖7 兩端輪對抱軸承固死處理方案

實施方案：拆除該位置輪對的軸箱拉桿、拆除輪緣減磨裝置（1，6位安裝）等相關部件，用32t油壓千斤頂墊在軸箱兩側，同時頂起軸箱，以救援專用吊桿在車體兩側能夠將構架救援吊桿座與車體救援吊桿座連接后穿上穿銷為宜，然后用氣焊將該位置輪對軸箱兩側一系圓簧切斷并拆除，分別用專用鎖鏈將兩側軸箱懸掛于構架上，以輪對踏面離開鋼軌軌面70～80mm為宜，然后將鎖鏈鎖死，并確認牢固，機車同樣以70～80km／h速度運行到機務段進行徹底處理。

3 救援專用吊桿制作

由于每根軸簧下的質量為5.3t，懸掛一側軸箱至少要滿足2.7t，每根鎖鏈規格是2t，考慮機車運行時鎖鏈實際受力狀態，一側用3根鎖鏈承受6t質量，鎖鏈長度也要達到2m以上，選用鎖鏈將軸箱懸掛于構架上一是靈活、方便，二是懸掛后可靠。制作專用吊桿和穿銷的目的就是當1，3，4，6位輪對抱軸承固死的情況下，在車體兩側能夠將構架救援吊桿座與車體救援吊桿座連接，防止5t重的懸空輪對可能造成向一側傾斜而采取的一項可靠措施（圖8、圖9）。同時選用鎖鏈將軸箱懸掛于構架上，選用鎖鏈規格為長2m、承載2t。

圖8 專用吊桿

圖9 專用吊桿銷

機車走行部軸承固死救援方案已在現場得到過實施和驗證。HXD3 0293機車在京廣線上曾經發生過4位輪對非齒側抱軸承固死情況，應用上述方案進行了快速、成功的處理。實踐證明輪對抱軸承固死處理方案成功有效。當時的救援現場及救援方案的實施如圖10、圖11、圖12所示。

圖10 故障輪對懸掛于構架上

4 結束語

圖11 左右2組專用吊桿將構架懸掛于車體上

圖12 專用鎖鏈將故障輪對懸掛于構架上

HXD3型電力機車起復救援頂托加固裝置和走行部故障救援方案的研究，是根據鐵路運輸安全生產的需要，特別是大功率HXD3型電力機車的大范圍投入使用后，緊密結合現場工作實際，針對機務救援工作提出來的綜合救援方案。頂托加固裝置是為了滿足機車起復救援的需要而將車鉤夾緊固定，并在車鉤后部頂升起復作業，進而與機車車輛液壓起復救援設備有機結合，達到HXD3型電力機車起復救援的目的。同時根據HXD3型機車的結構特點，在機車走行部一旦出現輪對抱軸承固死的情況時，要根據現場具體情況分別對待，即2、5位輪對和1，3，4，6位輪對救援情況有所不同，前者救援比較簡單，后者救援復雜一些。該套研究方案經現場試驗和實際應用證明，能夠適應現場救援工作的需要，具備了安裝方便、起復救援快捷的特點，必將為HXD3型機車起復救援工作發揮重要作用。