雙模式運行系統(tǒng)在接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車上的應用與解析

李建

蘇州市軌道交通集團有限公司運營分公司，江蘇蘇州 215000

1 作業(yè)車雙模式運行系統(tǒng)介紹

80 公里/小時接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車（以下簡稱“作業(yè)車”）是接觸網(wǎng)維護、拆裝和搶修的專業(yè)設備。作業(yè)車的雙模操作系統(tǒng)由液壓傳動和液力傳動實現(xiàn)，可以驅(qū)動作業(yè)車以80 公里/小時的速度運行，并以0-10 公里/小時的低速和恒速運行。

作業(yè)車采用的是MAN D2842 LE606 型柴油機，柴油機裝車功率662 kW，額定轉(zhuǎn)速2 100 r/min，采用電控機械驅(qū)動泵油嘴。其主要結構型式為四沖程、V 型、水冷、渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻。采用EDC電子控制注入，具有功率自動補償和自我保護功能。柴油機可實現(xiàn)內(nèi)部診斷。與柴油機匹配的液壓變速箱為德國福伊特T312BRE 型變速箱。此變速箱能自動適應大部分行駛阻力范圍內(nèi)的線路變化，形成無級牽引速度特性，液壓傳動效率高于90%。

換檔過程中牽引力未被切斷，柴油機與驅(qū)動裝置之間可以消除振動沖擊，起動性能平穩(wěn)，磨損較小，起動性能良好。T312BRE 變速箱具有電子監(jiān)控、故障診斷和運行數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，維護成本低。在高里程、高負荷運行條件下，運行成本低，使用壽命長。柴油機輸出端至變速箱、變速箱至高速軸齒輪箱、高速軸齒輪箱至低速軸齒輪箱的三個萬向軸法蘭直徑為225 mm。柴油機自由端萬向軸法蘭直徑為180mm。低速軸齒輪箱與高速軸齒輪箱之間的萬向軸的仰角為1.62 度，柴油機自由端的萬向軸水平放置。變速箱與高速軸齒輪箱之間的萬向軸的高度為2.405度，柴油機與變速箱之間的萬向軸的高度為0.768 度。

作業(yè)車變速箱分為輸出端和自由端。輸出端分配器內(nèi)安裝有兩臺液壓泵，主要用于冷卻裝置液壓系統(tǒng)的動力；自由端分配器內(nèi)安裝有三臺液壓泵，分別用于低速操作、車體支撐鎖緊裝置和操作設備的動力。本車配備兩套相同的變速箱，每套車軸變速箱分為高速變速箱和低速變速箱兩種。在高速牽引運行的情況下，變速箱從液壓傳動箱獲得動力，減速后通過高速變速箱的一檔分配動力。動力傳遞方向改變后，動力傳遞到輪軸上；另一種方式直接傳給低速變速箱，變速箱在改變動力傳遞方向后傳給另一輪軸，為列車車輪提供驅(qū)動力矩。在低速工況下，變速箱從液壓馬達獲得動力，減速后通過低速變速箱一檔分配動力。動力傳遞的方向是一個方向改變，然后傳遞到輪軸；另一個方向直接傳遞到高速齒輪箱，然后傳遞動力傳遞方向到另一個輪軸，后者為車輪提供驅(qū)動力矩。

2 作業(yè)車運行系統(tǒng)傳動鏈分析

作業(yè)車第一端的動力系統(tǒng)實現(xiàn)車輛的高速運行或低速運行功能，并為第一端的冷卻裝置提供動力；第二端的動力系統(tǒng)實現(xiàn)車輛的高速運行，為第二端的冷卻裝置提供動力。這兩個動力系統(tǒng)可以獨立工作，也可以同時輸出動力。圖1 為車輛第一端傳動系統(tǒng)的布置示意圖，圖2為車輛第二端傳動系統(tǒng)的布置示意圖。

圖1 Ⅰ端傳動系統(tǒng)布置簡圖

圖2 Ⅱ端傳動系統(tǒng)布置簡圖

高速牽引運行時，動力系統(tǒng)第Ⅰ端和第Ⅱ端的輸電相同。柴油機輸出端輸出的動力通過萬向節(jié)軸傳遞到液壓傳動箱的輸入法蘭，然后通過萬向節(jié)軸從液壓傳動箱的輸出法蘭傳遞到軸齒輪箱，每個轉(zhuǎn)向架上有兩個軸齒輪箱。動力傳遞順序如下：主柴油機輸出端輸出法蘭→聯(lián)軸器→萬向軸→傳動箱→萬向軸→高速車軸齒輪箱（輪對）→萬向軸→低速車軸齒輪箱→輪對。低速運轉(zhuǎn)時，第Ⅰ端柴油機工作，第Ⅱ端柴油機停止，第Ⅰ、Ⅱ端液壓傳動箱不工作。第Ⅰ端柴油機以1500 r/min 或1800 r/min穩(wěn)定運行，車輛進入低速運行模式。低速軸齒輪箱上的離合器接合，柴油機的自由端通過萬向軸將動力輸入變速箱，變速箱上安裝有低速液壓泵。液壓泵驅(qū)動低速軸齒輪箱，液壓馬達分別安裝在第Ⅰ端和第Ⅱ端的轉(zhuǎn)向架上。動力系統(tǒng)的動力傳遞順序如下：Ⅰ端主柴油機自由端輸出法蘭→聯(lián)軸器→萬向軸→分動箱→作業(yè)走行用液壓泵→驅(qū)動低速走行用馬達→離合器→馬達帶動低速車軸齒輪箱里的齒輪→輪對→高速車軸齒輪箱→輪對。

當車輛低速行駛時，它通過液壓系統(tǒng)提供驅(qū)動力并控制車輛的行駛速度。根據(jù)車輛運行的要求，低速運行的液壓系統(tǒng)應能實現(xiàn)0-10 公里/小時的低速和恒速運行。車輛低速行駛液壓系統(tǒng)為閉式液壓系統(tǒng)，由一臺電控軸向活塞變量液壓泵、兩臺低速大扭矩徑向活塞定量液壓馬達和多個液壓附件（包括電子控制部件）組成。低速行走液壓泵安裝在與柴油機自由端相連的分動箱上。液壓馬達安裝在Ⅰ、Ⅱ端轉(zhuǎn)向架低速軸齒輪箱上。

3 作業(yè)車運行系統(tǒng)單機牽引能力分析

按照整車運行性能的設計要求，作業(yè)車動力傳動系統(tǒng)能夠滿足作業(yè)車牽引55 t 重量，在平直的線路上，最高運行速度為80 km/h，剩余加速度為0.05 m/s 。作業(yè)車在平直道上自運行的最高速度為100 km/h，啟動牽引力為124 kN，持續(xù)牽引力為87 kN，持續(xù)速度為31 km/h。圖3作業(yè)車預期牽引特性曲線。

圖3 作業(yè)車預期牽引特性曲線

車輛上的T312BRE 液壓傳動箱具有液壓制動功能，能滿足車輛在長下坡時的恒速運行。液壓制動的最大制動力為88 千牛，最大制動功率為800 千瓦。液壓制動可應用于制動曲線所包圍的區(qū)域內(nèi)的車輛。

圖4 作業(yè)車液力制動特性曲線

圖5 所示為作業(yè)車低恒速作業(yè)運行時的牽引特性曲線，由預期牽引特性曲線可以看出，作業(yè)車在牽引50 t 工況下能夠滿足最大10 km/h 的運行速度，且能夠通過33%的坡道。

圖5 作業(yè)車低恒速作業(yè)牽引特性曲線

4 作業(yè)車雙模式運行系統(tǒng)的切換及安全聯(lián)鎖

在高速牽引和低速運行兩種運行模式下，運行車輛能自動切換和聯(lián)鎖。當工況發(fā)生變化時，只需操作司機室控制臺上的工況開關，兩種工況可通過程序控制自動切換。在高速牽引運行條件下，與低速運行條件有關的工作機械就位，工作平臺和高空斗鎖定，天窗頂棚關閉，車身支撐鎖定裝置解鎖，軸齒輪箱離合器分離等。只有當上述低速運行信號全部到位后，作業(yè)車輛才能進入高速牽引運行狀態(tài)，與低速運行有關的機構不得采取任何行動。

低速運行時，車體支撐鎖緊裝置與運行設備聯(lián)鎖，軸齒輪箱離合器接合，車體支撐鎖緊裝置和離合器接合信號均到位，車輛進入低速運行運行狀態(tài)。低速運行時，車體支撐鎖緊裝置和車軸齒輪箱離合器不應解鎖。

5 結語

通過結合80km/h 接觸網(wǎng)檢修作業(yè)車的功能結構，介紹了雙模運行系統(tǒng)、動力線路和單機運行牽引能力的組成，分析了兩種工況下雙模運行系統(tǒng)的切換和安全聯(lián)鎖。闡述了雙模運行系統(tǒng)在作業(yè)車上的成功應用。該操作系統(tǒng)可促進接觸網(wǎng)作業(yè)車在高速鐵路、地鐵輕軌接觸網(wǎng)設備檢修和搶修中的推廣應用。