80km/h 市域鐵路接觸網(wǎng)作業(yè)車設(shè)計(jì)

辛永生，張建鵬，穆 青

（寶雞中車時(shí)代工程機(jī)械有限公司，陜西寶雞 721003）

0 引言

接觸網(wǎng)作業(yè)車是維護(hù)接觸網(wǎng)設(shè)備、保障鐵路正常運(yùn)營(yíng)的必需設(shè)備。我國(guó)具有創(chuàng)新性、引領(lǐng)性的軌道交通項(xiàng)目——溫州市域鐵路建設(shè)，為市域鐵路網(wǎng)今后的全面快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。之前國(guó)內(nèi)接觸網(wǎng)作業(yè)車分國(guó)鐵型和地鐵型兩類。市域鐵路不同于城際鐵路客運(yùn)專線和城市軌道交通線路，它是介于?2?種軌道交通之間的一種[1]，是基于“軌道交通+新型城鎮(zhèn)化”設(shè)計(jì)理念的軌道交通系統(tǒng)，適用于城市區(qū)域內(nèi)重大經(jīng)濟(jì)區(qū)之間中長(zhǎng)距離的客運(yùn)交通[2]。溫州市域鐵路以?CRH?動(dòng)車組動(dòng)態(tài)包絡(luò)線為基礎(chǔ)，參照地鐵限界中設(shè)備限界與軌旁設(shè)備之間的安全距離并放大?20%、站臺(tái)建筑限界及管線設(shè)備布置原則確定本線車輛限界。線路速度目標(biāo)值?120～140??km/h，軌道最大超高（全超高）為?150??mm，不同于地鐵線路速度目標(biāo)值不大于?80??km/h，軌道最大超高（全超高）不大于?120??mm?的線路條件。該作業(yè)車可適用于城市市域鐵路，滿足電氣化市域鐵路接觸網(wǎng)安全、高效的施工要求。

1 主要技術(shù)特點(diǎn)

80??km/h?市域鐵路接觸網(wǎng)作業(yè)車主要由車體、車架、轉(zhuǎn)向架、動(dòng)力單元及傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、隨機(jī)吊、升降柱、作業(yè)平臺(tái)調(diào)平裝置等組成[3]。整車布置示意圖見圖?1。

圖1 整車布置圖（單位：mm）

該接觸網(wǎng)作業(yè)車主要特點(diǎn)如下。

（1）動(dòng)力系統(tǒng)采用原裝進(jìn)口美國(guó)卡特彼勒公司CAT?C11?動(dòng)力單元，可靠性高、油耗低、噪聲小且技術(shù)先進(jìn)。

（2）電氣控制系統(tǒng)設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)控制、走行與制動(dòng)控制、各工況安全保護(hù)控制、輔助控制、參數(shù)顯示與故障報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等功能，保障該車運(yùn)行安全、可靠。

（3）前轉(zhuǎn)向架設(shè)有一系鎖定裝置，避免車輛在調(diào)平工況下作業(yè)時(shí)整車傾覆。

（4）采用獨(dú)立機(jī)器間布置，整車采用了良好的密封措施，隔音、隔熱性能好。

（5）升降柱安裝有調(diào)平裝置，可滿足外軌超高150??mm?平臺(tái)作業(yè)需求；設(shè)有離位提醒與行車互鎖功能，避免平臺(tái)在侵線狀態(tài)下行車。

微帶線之間的耦合特性通常會(huì)影響濾波器的通帶帶寬。因此,可以通過改變微帶線之間的間隙的寬度,控制所提出的濾波器的通帶帶寬。

（6）空氣管路采用不銹鋼管，并安裝連續(xù)供風(fēng)的無(wú)熱再生集成式雙塔風(fēng)源凈化單元，提高了壓縮空氣質(zhì)量，減輕了整車重量，同時(shí)充分利用車輛底部空間，外觀更加美觀緊湊。

（7）采用金屬柜體和玻璃鋼臺(tái)面的一體化司機(jī)臺(tái)，元器件安裝集成化設(shè)計(jì)，布置更加方便、簡(jiǎn)潔、美觀。

（8）設(shè)有空調(diào)、嵌入式電風(fēng)扇、電暖器、乘客座椅等室內(nèi)設(shè)施，提供舒適的作業(yè)及生活環(huán)境。

2 主要技術(shù)性能

（1）適用環(huán)境：環(huán)境溫度?-25～+45?℃；相對(duì)濕度為月平均值不大于?90%，日平均值不大于?95%；最高風(fēng)速≤15??m/s；海拔高度≤2??000??m。

（2）適用場(chǎng)合：滿足溫州市域鐵路線路作業(yè)需求。

（3）主要技術(shù)參數(shù)見表1。

（4）牽引特性如圖?2?所示（粘著系數(shù)為?0.165）。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

圖2 牽引特性曲線

3 主要系統(tǒng)

3.1 轉(zhuǎn)向架

轉(zhuǎn)向架采用?16??t?軸重工程車通用轉(zhuǎn)向架，支撐車架以上各部分質(zhì)量，傳遞制動(dòng)力和牽引力，保證車輛運(yùn)行安全、平穩(wěn)。Ⅰ端轉(zhuǎn)向架為非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架（圖?3），主要由“H”形焊接構(gòu)架、轉(zhuǎn)臂式軸箱、輪對(duì)、橡膠彈性旁承、牽引中心銷、單元制動(dòng)器、一系鎖定油缸、一系垂向減振器、抗蛇形減振器和干式輪緣潤(rùn)滑器等部件組成；Ⅱ端轉(zhuǎn)向架為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架（圖?4），主要由“H”形焊接構(gòu)架、輪對(duì)、轉(zhuǎn)臂式軸箱、單元制動(dòng)器、橡膠彈性旁承、一系垂向減振器、抗蛇形減振器、牽引中心銷、1?級(jí)車軸齒輪箱、2?級(jí)車軸齒輪箱和干式輪緣潤(rùn)滑器等部件組成[4]。構(gòu)架經(jīng)國(guó)家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，構(gòu)架靜強(qiáng)度和疲勞符合?TB/T2368-2005《動(dòng)力性轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度試驗(yàn)方法》和《16??t?軸重工程車通用轉(zhuǎn)向架構(gòu)架靜強(qiáng)度及疲勞試驗(yàn)大綱》的要求。

圖3 非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架

圖4 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架

3.2 動(dòng)力單元及傳動(dòng)系統(tǒng)

動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)主要由動(dòng)力單元、動(dòng)力單元輔助系統(tǒng)、萬(wàn)向傳動(dòng)軸、車軸齒輪箱等部件組成（圖?5）。

動(dòng)力系統(tǒng)傳遞路線如下：

3.3 制動(dòng)系統(tǒng)

制動(dòng)系統(tǒng)包括基礎(chǔ)制動(dòng)和空氣制動(dòng)系統(tǒng)兩部分。

基礎(chǔ)制動(dòng)采用?TMZ?型單元制動(dòng)器，具有閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，滿足制動(dòng)、緩解和停放制動(dòng)的要求。

空氣制動(dòng)系統(tǒng)由?JZ-7G?型制動(dòng)機(jī)、V-1.05/8?型活塞空壓機(jī)、風(fēng)源凈化單元等組成。風(fēng)源凈化單元主要包括?JZS-200A?型冷卻器、JZG-S300A?型油水分離器、YKG-(1)2G?型空氣干燥器?3?部分，可滿足軌道車制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)潔凈壓縮空氣的質(zhì)量要求且運(yùn)行穩(wěn)定。

3.4 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)主要包括DC24V?直流電氣系統(tǒng)和AC380V/AC220V?交流電氣系統(tǒng)。

圖5 動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)

3.4.1 直流電氣系統(tǒng)

直流電氣系統(tǒng)主要由電源、控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等組成?？刂葡到y(tǒng)包含顯示模塊、多路?CAN?總線模塊、輸入輸出模塊（數(shù)字量輸入?DI、數(shù)字量輸出?DO、模擬量輸入AI）。信號(hào)處理后由司機(jī)臺(tái)上液晶顯示器集中顯示車輛各種運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)。其供電模式主要分以下?2?種。

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)，車載蓄電池向整車直流電氣系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)供電。若出現(xiàn)車載蓄電池電量不足時(shí)，可通過車輛兩側(cè)外接插座從外引入?DC24V?電源給車載蓄電池充電；也可通過車輛兩側(cè)外接插座從外引入?AC380V?電源或交流發(fā)電機(jī)組經(jīng)智能充電機(jī)給車載蓄電池充電。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自帶?DC24V?發(fā)電機(jī)給整車直流電氣系統(tǒng)供電，并為車載蓄電池充電。

3.4.2 交流電氣系統(tǒng)

交流電氣系統(tǒng)主要由?8??kW?柴油發(fā)電機(jī)組、交流用電器等組成。其供電模式主要分以下?2?種。

（1）柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，8??kW?柴油發(fā)電機(jī)組直接給車上交流電器供電。

（2）柴油發(fā)電機(jī)組未啟動(dòng)時(shí)，AC380V?外接電源接入車體兩端外接插座給車上交流電器供電。

3.5 液壓升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)

液壓升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)由調(diào)平裝置、回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器、升降柱、升降梯、作業(yè)平臺(tái)等組成（圖?6）。為了適應(yīng)市域鐵路外軌超高（全超高）150??mm?的線路條件，80??km/h?接觸網(wǎng)作業(yè)車升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)了調(diào)平裝置，以提高檢修作業(yè)的安全性。調(diào)平裝置安裝于立柱下部，根據(jù)外軌超高情況調(diào)整立柱，使作業(yè)平臺(tái)水平[5]。

調(diào)平裝置分為手動(dòng)調(diào)平和自動(dòng)調(diào)平?2?種控制方式，2?種控制方式互鎖，具有液壓和機(jī)械雙重鎖定功能，同時(shí)具有手控解鎖、自動(dòng)調(diào)平、自動(dòng)復(fù)位、手控鎖定等功能。

圖6 液壓升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)

4 結(jié)語(yǔ)

80??km/h?市域鐵路接觸網(wǎng)作業(yè)車為提高使用可靠性和安全性進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如前轉(zhuǎn)向架設(shè)有一系鎖定裝置，避免車輛在調(diào)平工況下作業(yè)時(shí)整車傾覆；回轉(zhuǎn)升降平臺(tái)帶有調(diào)平裝置，可滿足外軌超高?150??mm?條件下的作業(yè)；設(shè)有平臺(tái)離位提醒及與行車互鎖功能，避免平臺(tái)侵線行車。同時(shí)，該車即將服務(wù)于全國(guó)示范市域鐵路工程——溫州市域鐵路，滿足了溫州市域鐵路線路接觸網(wǎng)維護(hù)作業(yè)需求，取得了國(guó)內(nèi)市域鐵路工程機(jī)械領(lǐng)域的重要突破。

[1]張志勤.市域鐵路規(guī)劃設(shè)計(jì)總體思路[J].高速鐵路技術(shù)，2011，2（3）：9-12.

[2]沈海劍.市域鐵路車站設(shè)計(jì)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012（4）：21-25.

[3]張彩霞，惠莉花.120km/h 高速鐵路接觸網(wǎng)作業(yè)車設(shè)計(jì)[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2014（4）：83-85，88.

[4]孫竹生.內(nèi)燃機(jī)車總體及機(jī)車走行部[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1984.

[5]張成貴，蔣世明.內(nèi)燃機(jī)車總體[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1982.