泰達現代電車運營線軌道槽清雪專用拖車的研制

李悅

摘要：天津泰達現代電車運營線運營著特殊的中央導向型電車，線路中間布置承擔負責車輛導向功能的獨立導向軌及其軌道槽，降雪天氣中必需確保降軌道槽內積雪被及時清除且不結冰方可保障電車安全運行。本文介紹了研制軌道槽清雪專用小車的項目背景與研制過程，以及實際運用效果。

關鍵詞：軌道槽；牽引裝置

Abstract：Tianjin TEDA modern tram line is operating a special central guiding tram.An guiding rail and its slot are placed in the line， with the function of tramcar guiding.In snowy weather， it is essential to ensure the snow in the rail slot is removed in time and no ice comes into being so as to maintain the safe operation of the tram.This paper introduced the project background， the manufacture procedure， and the practical application effect of the rail slot snow sweeping trailer.

Key words：rail slot； traction device

1 情況概述

1.1 泰達現代電車運營線的情況簡介

天津泰達現代電車運營線是位于天津經濟開發區內的現代電車運營線路，其運營車輛屬于中央導向型地面電車，即由中央導向軌控制電車的運行方向。

1.2 軌道槽的基本情況

導向軌是非承重的異型軌，電車導輪組嵌入該軌道進而引導車輛運行。

電車導向軌安裝位置處于地面水平面以下，故而其附近就形成了低于地面軌道槽空間。

1.3 軌道槽清雪的必要性

軌道槽內若積雪結冰可能導致導輪組脫軌，故而必須確保將軌道槽內積雪及時清除。

2 立項原因

2.1 原有除雪方式的不足

2.1.1 化學除雪方式

運營之初運營部門采用了噴灑融雪劑除雪的方式，可確保線路積雪及時融化，但卻存在如下不足：1）對運營設備設施的破壞。使用融雪劑除雪后，電車底部設備及導向軌會出現銹蝕跡象。2）影響電車正常運營。導向軌被融雪劑銹蝕后會觸發電車保護誤動作，影響電車運營。

由于上述不足，化學融雪方式采用不到兩年便被廢除。

2.1.2 機械除雪+人工除雪+電車持續熱滑方式

運營第三年運營部門采用機械除雪+人工除雪+電車持續熱滑方式進行除雪，具體做法為輪式推土機清掃路面上的積雪；同時組織人力使用風力滅火器吹掃軌道槽內的存雪；在運營結束后還安排兩列電車不載客運行，以利用導輪的運動防止結冰。這一方式可保證車輛運行安全，但存在如下缺陷：1）人力消耗巨大。 實踐證明上述方式需要28人同時上線清雪才有明顯效果，嚴重耗費人力。2）影響司機正常休息，對運營工作造成一定影響。這種方式需要兩列電車在夜間不間斷運行，影響了司機的正常休息及第二天運營工作。

由于上述弊端使這一方式也難以為繼，運營單位也認識到應采用更為科學有效方式清雪，因此開展了軌道槽清雪專用機具的研制項目工作。

3 方案的選擇與確立

3.1 設計改裝卡車的方案

工作開展之初運營部門聯系了專用車輛制造商，廠商提出了在卡車的基礎上改造專用軌槽除雪車的技術方案。方案為卡車前橋上加裝專用導向裝置使其可在軌運行，在卡車上加裝吹掃設備。由于改造費用巨大以及不可預見的風險，這一方案經過論證后被否決。

3.2 利用現有廢棄電車承載車橋裝置改造除雪拖車的方案

運營單位技術人員提出將因故廢棄的電車承載車橋改造為軌道槽清雪專用拖車的方案。具體是在廢棄的承載車橋上加裝了風機等除雪裝置以及牽引裝置，利用車橋原有的導向裝置直接入軌，雪天時由普通機動車牽拉在線路上完成軌槽清雪作業。

這一方案有如下優點：

1）改造成本低廉。該方案基于現成廢棄的車輛部件進行改造，改造工作量不大，費用低廉。

2）技術可行。車輛承載車橋包括整體式框架、獨立車輪以及附屬的導向裝置，本身具即為導向軌控制拖車，而且其本身具備的空間足以加裝除雪設備。計劃加裝的除雪裝置是常見的風機及風道等，需要全新設計的只是牽引裝置，技術難度較小。

經過對比分析，運營單位決定按照選取這一方案。

4 設計制造及試驗過程

4.1 牽引裝置的設計情況

設計人員考慮到普通機動車需要牽拉被軌道限制的拖車，牽引裝置要必須具備水平與垂向的轉動自由度[1]，根據這一想法設計了具備水平與垂向雙重轉軸裝置的牽車座，同時設計中考慮了拖車雙向運行的需要。故而在該車前后各設置一套牽車座，并設計了便于快速拆裝的牽引桿，為保證牽拉功能安全可靠，設計牽引裝置時進行了強度校核計算。

4.2 除雪裝置的設計情況

根據設計初衷，拖車的除雪方式以吹掃為主，故選擇了兩臺閑置的5.5KW軸流風機作為風源，兩臺風機設置各自獨立的風道，并將兩風道的風口布置在兩端導輪上方，利用導輪組嵌入軌道的特性，出風口便可隨時正對軌道槽精準吹風。風機的電源為一臺5.5kva的柴油發電機，該電源可滿足單臺軸流風機的運行需要，同時聯鎖的的電路設計可確保兩臺軸流風機同時只能有一臺工作，防止發電機過流燒毀。實際運用時拖車運行前方的風口出風將軌道槽內的積雪清除；而一旦拖車換向運行后，可以通過電器切換裝置變更運行的風機。

4.3 制造與驗收過程

設計人員在完成除雪拖車的總體紙面設計后，項目工作按照設備安裝架加工安裝、牽引裝置加工與實驗、除雪裝置安裝實驗三個項目組分別進行。最后進行整體調試驗收。

4.3.1 設備安裝架加工與安裝

設備安裝架是發電機、軸流風機以及附屬風道的安裝基礎，本著控制成本的角度考慮，完全由運營單位自主完成加工工作。為了保證支撐結構可靠，該安裝架以矩形方鋼焊接構成。

4.3.2 牽引裝置加工與實驗

牽引裝置包括牽車座、牽引桿、牽引銷軸構成，上述部件由于機加工步驟較多，故通過外協完成加工。部件生產后進行了裝車。其后通過機動車實際牽拉實驗驗證該裝置滿足設計要求，安全可用。

4.3.3 除雪裝置安裝實驗

本著成本控制原則，除雪裝置的風源采用了部門閑置的軸流風機，只外購了5.5kva的柴油發電機一臺。在裝車前根據最初設計將進行了設備電路調試工作，證明設備運行正常、控制功能實現設計要求后進行了裝車作業，裝車后進行的吹掃試驗證明該裝置風力可將軌道槽內異物清除干凈。

4.3.4 最終調試驗收

完成總裝后，機動車引導除雪拖車在布置細沙的軌道上進行了最終試驗工作，試驗證明除雪拖車以5km/h運行速度可將軌道槽內充滿的細沙完全吹掃干凈，這意味著該項自制設備通過驗收，其后該設備正式納入運營單位設備管理名錄，投入正式使用。

4.4 總體造價

清雪拖車前后共制造兩臺，主要構成部分為運營單位原有廢棄或閑置的部件，全部設計工作及大部分制作安裝工作均由運營部門自主完成，故而花費不多。項目總共費用支出為人民幣13000元，發生費用的項目主要在于發電機與部分型材的購置以及牽引裝置的外協加工。

5 總結

清雪拖車投入使用已有6年，實踐證明在除雪作業中，兩臺由吉普車負責牽引的拖車可完成原有人工及電車熱滑的工作量。該裝置的成功研制具備如下意義：

1）節省了人力，減少工作難度。該車使用后，每次清雪節省了28名勞動力，同時避免了電車司機夜間工作的難題。

2）節省了大量運營經費。運營部門自主研制除雪拖車獲得成功，免除了專用清雪車輛的購置需求，節約經費人民幣58萬元。

3）填補國際國內技術空白。該車是第一種導向電車軌道槽清雪專用拖車，其研制成功填補了該領域的空白，在一定條件下，具備向國內外同型導向電車運營線路推廣的可能。

參考文獻：

[1] 楊家軍.機械原理.華東科技大學出版社，2014.