公鐵兩用高空作業(yè)車技術(shù)研究

潘義紅

（中鐵電氣化局集團(tuán)城鐵公司機(jī)械裝備分公司，河北邯鄲 056000）

0 引言

公鐵兩用高空作業(yè)車主要由底盤、上裝作業(yè)總成、軌道走行總成組成，是在成熟的江鈴汽車底盤基礎(chǔ)上改裝而成，有體積小、動(dòng)力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性好等特點(diǎn)。高空作業(yè)部分采用兩節(jié)折疊臂結(jié)構(gòu)，各節(jié)臂的變幅均由各自的變幅油缸驅(qū)動(dòng)，基本臂與轉(zhuǎn)臺(tái)鉸接，在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)臂架、工作斗進(jìn)行±360°連續(xù)回轉(zhuǎn)。該車主要用于城市軌道接觸網(wǎng)檢修及維護(hù)、接觸網(wǎng)上部設(shè)備在停電狀態(tài)下的調(diào)整及日常檢查保養(yǎng)等作業(yè)。

底盤采用江鈴JX1061TSG25 二類底盤。為了滿足上裝安裝空間需求，底盤上自帶的油箱、蓄電池、氣罐等部分部件將會(huì)移動(dòng)至副車架上。

1 上裝作業(yè)總成

1.1 工作高空作業(yè)臂，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)

高空作業(yè)臂包括下臂和上臂。當(dāng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，第一、第二和第二工作臂折疊在一起并固定在副框架上。在高空作業(yè)時(shí)，2 個(gè)工作臂被喇叭筒提升到一定角度，工人被送到工作位置。工作臂是由鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)，重量輕、剛性高。在臂和臂之間，下臂和轉(zhuǎn)盤鉸鏈之間設(shè)有特殊的無(wú)油潤(rùn)滑軸承，以確保工作臂的阻力小，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定（圖1）。

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由液壓馬達(dá)、整體式回轉(zhuǎn)環(huán)等構(gòu)成：執(zhí)行擺動(dòng)時(shí)，液壓馬達(dá)輸出動(dòng)力，并且轉(zhuǎn)塔和蝸桿減速以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。液壓馬達(dá)采用低速，高扭矩?cái)[線馬達(dá)，具有低速性能和高輸出功率；回轉(zhuǎn)支承采用整體式回轉(zhuǎn)支承，回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安裝方便，運(yùn)行噪聲小，方便保養(yǎng)，防塵性能好。

圖1 作業(yè)范圍示意

高空作業(yè)和提升動(dòng)力源是底盤發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力通過(guò)取力器從底盤變速箱中取出。動(dòng)力輸出裝置和變速箱之間的離合器由柔性軸控制，動(dòng)力輸出裝置和變速箱起飛裝置通常斷開。在高空作業(yè)時(shí)，操縱桿將動(dòng)力輸出裝置的滑動(dòng)齒輪與變速箱的輸出動(dòng)力齒輪嚙合。動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)油泵，將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，為系統(tǒng)提供動(dòng)力。

1.2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)由一定量的齒輪泵供應(yīng)。工作臂氣缸和電機(jī)通過(guò)手動(dòng)液壓流量閥供油。該系統(tǒng)可以達(dá)到穩(wěn)定的工作速度，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，系統(tǒng)工作壓力由安全閥設(shè)定。腿的縮回和支撐由手動(dòng)多向換向閥控制，手動(dòng)多向換向閥可以分別控制腿的回油路徑。因此，每個(gè)支腿的膨脹和收縮量可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，并且4 個(gè)氣缸可以同時(shí)操作，使得工作車輛能夠適應(yīng)不同的路況。每個(gè)立式氣缸都配有雙向液壓鎖，以確保安全操作。液壓油箱采用鋼板焊接而成，油箱具有足夠大的空間，保證液壓油散熱良好，同時(shí)，吸油和回油過(guò)濾器安裝在燃油箱上，以保護(hù)液壓泵免受大的污垢顆粒的損壞。同時(shí)，在油泵出口處安裝高壓機(jī)油濾清器，確保進(jìn)入系統(tǒng)的液壓油清潔，液壓閥未鎖定，使系統(tǒng)正常工作。為了提高液壓系統(tǒng)的安全性，安裝了手動(dòng)泵作為應(yīng)急液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源。手動(dòng)泵可用于通過(guò)手動(dòng)泵桿縮回工作臂。

1.3 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)由下車操縱盒、轉(zhuǎn)臺(tái)控制箱、工作平臺(tái)控制箱、各限位開關(guān)、側(cè)標(biāo)志燈、警示燈等組成，并由中心回轉(zhuǎn)體中的電氣滑環(huán)聯(lián)系上、下車電路。當(dāng)提升腿部氣缸并且下臂離開原始位置時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切斷支腿氣缸的返回油路。確保在高空作業(yè)過(guò)程中由于誤操作而使腿缸不縮回。工作臂限位行程開關(guān)限制相應(yīng)的動(dòng)作并打開蜂鳴器以提醒操作員。蜂鳴器由蜂鳴器按鈕和手臂限位開關(guān)控制，當(dāng)工作車開始工作且手臂處于極限位置時(shí)，它會(huì)發(fā)出警告。上臂設(shè)置傾角傳感器檢測(cè)仰角，達(dá)到設(shè)定的極限角度（與大地夾角為70°）后限制上臂起及下臂落。轉(zhuǎn)臺(tái)控制箱和工作平臺(tái)控制箱的設(shè)置使得臂架能夠在轉(zhuǎn)盤和工作平臺(tái)上操作，并且轉(zhuǎn)臺(tái)操作可以控制工作平臺(tái)的操作。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和熄火功能設(shè)置在轉(zhuǎn)盤和工作平臺(tái)控制箱上。

2 軌道走行總成

2.1 前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及后走行機(jī)構(gòu)

前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用不帶動(dòng)力的兩輪機(jī)構(gòu)，安裝在車頭部位；提升機(jī)構(gòu)采用2 個(gè)油缸推拉車軸的方式從而帶動(dòng)整套機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)上下，實(shí)現(xiàn)公鐵模式轉(zhuǎn)換，機(jī)構(gòu)運(yùn)行到位具備指示功能，且安裝有排障裝置。

前走行架采用采用四輪機(jī)構(gòu)，所有鋼輪通過(guò)軸承座連接馬達(dá)。在單邊輪對(duì)軸承座中間加轉(zhuǎn)向鉸軸機(jī)構(gòu)，可圍繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在通過(guò)小曲線半徑時(shí)，可根據(jù)輪緣與鋼軌之間的作用力自適應(yīng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向角度；在橫梁與軸承座之間加裝有鉸軸機(jī)構(gòu)（沿車輛方向），避免三點(diǎn)接觸，保證每個(gè)鋼輪與軌面貼合，防止單個(gè)鋼輪出現(xiàn)打滑現(xiàn)象；在兩側(cè)對(duì)輪軸承座上安裝有同步拉桿和排障裝置。提升機(jī)構(gòu)采用2 個(gè)油缸推拉旋轉(zhuǎn)支撐架從而帶動(dòng)整套機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)上下，實(shí)現(xiàn)公鐵模式轉(zhuǎn)換，機(jī)構(gòu)運(yùn)行到位具備指示功能。

2.2 板簧互鎖機(jī)構(gòu)

在軌道模式時(shí)，通過(guò)前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和后走行機(jī)構(gòu)將車輛頂起，使橡膠輪胎脫離地面。由于板簧在公路行駛時(shí)處于縱向壓縮狀態(tài)，但車輛抬起時(shí)，為了承受車橋和輪胎的重力，板簧處于拉伸狀態(tài)，其變形量過(guò)大。當(dāng)板簧長(zhǎng)時(shí)間的處于拉伸狀態(tài)時(shí)，橡膠輪胎會(huì)逐漸下墜，影響車輛的行駛安全。因此需在車輛上加裝1 套板簧互鎖機(jī)構(gòu)，在公路行駛時(shí)機(jī)構(gòu)釋放，當(dāng)軌道行駛時(shí)機(jī)構(gòu)鎖緊（圖2）。

2.3 軌道驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及攝像系統(tǒng)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為輪式公路車輛加裝液壓軌道行走系統(tǒng)，動(dòng)力源為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。行走系統(tǒng)采用靜液壓驅(qū)動(dòng)、靜液壓制動(dòng)，并帶多盤式駐車制動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)方式為四驅(qū)串聯(lián)（高速）或四驅(qū)并聯(lián)（低速）。

攝像裝置采用高清顯示器，攝像頭帶夜視功能，且整套系統(tǒng)帶有存儲(chǔ)功能。2 個(gè)個(gè)攝像頭分別用于前導(dǎo)向輪對(duì)軌和后導(dǎo)向輪對(duì)軌；顯示器安裝在控制臺(tái)上，視野可調(diào)，方便駕駛?cè)藛T觀察。

圖2 板簧互鎖機(jī)構(gòu)

3 總結(jié)

公鐵兩用高空作業(yè)車投入使用，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。該車主要用于城市軌道接觸網(wǎng)檢修及維護(hù)、接觸網(wǎng)上部設(shè)備在停電狀態(tài)下的調(diào)整及日常檢查保養(yǎng)等作業(yè)，具有較高的性價(jià)比，在城市軌道交通建設(shè)中取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。