150噸淺坑式重載機車移車臺設計

牛愛成

（中鐵工程設計院有限公司，北京，100038）

150噸淺坑式重載機車移車臺設計

牛愛成

（中鐵工程設計院有限公司，北京，100038）

本文以淺坑式移車臺專利技術為基礎，首先設計了150噸淺坑式重載機車移車臺的結構框架，分析且計算了重載機車移車臺的整體受力；接著進一步優(yōu)化了設計計算結果，調整了移車臺的承載構件，實現(xiàn)了150噸淺坑式重載機車平行轉軌的目標。

移車臺；重載；平行轉軌；淺坑式

引言

為解決鐵道車輛生產檢修過程中的平行轉軌問題，我院于1996年成功的研制了27m-60t淺坑式移車臺，屬國內首例，填補了國內空白，獲實用新型專利（專利號：ZL9621418.X）。

隨著機車載重及速度的提高，生產檢修部門對檢修設備提出了新的要求。北京二七廠希望能設計制作150噸重載的淺坑式機車移車臺，解決車間內的機車平行轉軌作業(yè)問題。我院根據(jù)用戶的要求，在現(xiàn)有淺坑式移車臺專利技術的基礎上，經過計算機程序模擬計算，并根據(jù)優(yōu)化的計算結果，對移車臺的承載構件進行結構調整，完成了我國第一臺150噸重載的淺坑式機車移車臺設計制作。

1 設計研發(fā)目標

淺坑式移車臺兩端設各設1.5米長的過橋，對應的基礎地面兩端設置斜坡，允許無軌車輛通過。采用淺坑式移車臺，移車臺基礎地面不會妨礙無軌車輛的通行，有效地解決了深坑式移車臺地坑兩側交通受阻問題和消防通道問題，使廠區(qū)或車間物流暢通，生產安全。淺坑式移車臺得到了廣泛的應用，并根據(jù)實際的生產需要，衍生出許多種載重和尺寸接近的移車臺。淺坑式移車臺已經成為鐵路行業(yè)生產檢修作業(yè)過程中必備的專用設備［1］。

150噸重載機車移車臺主要用于車長不超過25米，車重不大于150噸，軌距1435毫米的鐵路機車平行移軌作業(yè)。

2 總體技術要求

150噸淺坑式重載機車移車臺的設計，關鍵是要解決移車臺載重大（承載150噸）的問題；同時還要考慮解決移車臺的運行軌道所在地坑要淺，不能影響地面無軌車輛的通行問題。因此需要在移車臺載荷傳遞路線的關鍵環(huán)節(jié)——橫梁上采取措施。根據(jù)程序模擬計算結果，對組成橫梁的各焊接構件進行優(yōu)化組合，選擇最佳的力學截面，進行施工圖設計，達到所要求的性能參數(shù)［2］。

表1　性能與指標要求

3 關鍵方案與設計計算

根據(jù)用戶對150噸淺坑式重載機車移車臺的要求，需要對移車臺的承載構件——車架進行結構調整，并根據(jù)計算機程序輸出結果，對關鍵部位進行優(yōu)化設計［3-5］。

3.1供電方案

移車臺的供電采用拖鏈供電，與常用的安全滑觸線相比，不占用地面以上的空間，同時拖鏈供電也不影響地面無軌車輛的通行［6］。電纜線放置在拖鏈內，隨拖鏈運行。拖鏈的一端固定在地面以下的地溝內（移車臺的供電電源線從此處引入），另一端固定在移車臺上，隨移車臺運行，實現(xiàn)移動供電的功能。

3.2保護方案

移車臺的兩側主梁外面設置護罩。驅動移車臺的主動車輪、電氣元件及連接電氣元件的電纜電線均安裝在護罩內，移車臺外觀整潔美觀，同時也提高了移車臺的安全性。

由于150噸的載重，與之前的移車臺（載重60噸左右）相比，移車臺的載重明顯增加，移車臺終端保護措施需要加強。

3.3移車臺的設計計算

移車臺設計的關鍵點是減少移車臺車架承載主體結構的厚度，在不影響地面無軌車輛通行的情況下，通過計算選擇車架各承載構件的結構和材料，保證車架的承載能力。根據(jù)移車臺的結構，分析移車臺傳遞機車重量的路線：機車車輪——移車臺上面的鋼軌——副梁——橫梁——主梁——車輪——地面鋼軌。

由于需要減少移車臺車架承載主體結構的厚度，因此對車架各承載構件進行精確計算是十分必要的。組成車架的各個承載構件副梁、橫梁和主梁是焊接在一起的、類似井字結構，形成一個整體，力的傳遞路線比較復雜，需要設計移車臺車架的力學模型，通過計算程序對力學模型進行模擬計算，檢查機車處于車架不同位置處，構件承受的最大載荷，確定構件的結構尺寸，最大限度的發(fā)揮材料的性能，節(jié)約設備材料，降低設備投資。

4 設備組成及結構特點

150噸重載機車移車臺主要由車架、過橋、走行機構、操作平臺、拖鏈供電裝置、護罩裝配、電氣控制系統(tǒng)、多功能終端保護裝置等部分組成，如圖1所示。

圖1　北京二七廠淺坑式重載機車移車臺現(xiàn)場照片

4.1車架

車架是移車臺的受力載體，整個機車的重量全部由車架承擔。臺面上安裝走行軌道，軌道的軌距為1435mm，供機車在臺面上行走。車架主梁為箱型焊接結構，車架主體總長25米，寬4.2米。組成車架的各個承載構件均經過計算程序的力學模擬計算，使組成車架的各承載構件處于等強度受力狀態(tài)，整個車架結構具有足夠的強度和剛度；在車架臺面上鋪設花紋鋼板供工作人員在臺面上操作行走。制作成形的車架，經過150噸機車負載運行，具有足夠的強度和剛度。

4.2過橋

過橋設置在車架的兩端，作為機車上下移車臺的過渡機構。電動推桿驅動過橋做上下擺動。當過橋落下時，允許車輛上下移車臺。過橋的位置狀態(tài)與移車臺的運行狀態(tài)互鎖。當過橋處于抬起狀態(tài)時，允許移車臺運行。當過橋處于落下狀態(tài)時，移車臺不能運行。共設兩套過橋，分別控制，以保證可靠進出機車。過橋為鋼板焊接的殼體結構，具有良好的抗扭性能。當電動推桿從過橋的一側驅動過橋上下擺動時，過橋臺面具有足夠的剛度。過橋上設置1435毫米軌距的鋼軌，供機車在過橋上通過。過橋下部為斜坡結構，與地面基礎上的淺坑斜坡相吻合。

4.3走行機構

走行機構由4個主動車輪裝配和4個從動車輪裝配組成，采取4主動車輪分別驅動、8車輪同時承載結構。在車體的左右兩側，一側為4組主動車輪裝配，另一側為4組從動車輪裝配。主動車輪裝配由4臺三合一減速機（電機、減速機、制動器連為一體）和車輪、軸、角型軸承箱等組成，主要功能是驅動車輪轉動，實現(xiàn)移車臺走行、對位、停車和鎖定，并與從動車輪裝配共同支承移車臺整機和車上被移動物體——機車的重量。從動車輪裝配由車輪、車軸、角型軸承箱等組成。

4.4操作平臺

操作平臺是操作人員操控移車臺的場所。整個移車臺設置2個操作平臺，對角安裝在移車臺的兩端。為適應室內使用的特點，操作平臺為開放式結構。臺面周邊焊接1.2米高的不銹鋼欄桿，便于操作司機瞭望車間內的環(huán)境情況。臺面上僅僅設置操控按鈕箱，移車臺的控制柜安裝在車架側面的主梁上，以便縮小操作平臺的臺面尺寸，減少移車臺的總體寬度，使移車臺在車間內具有盡量大的運行區(qū)間。

4.5拖鏈供電裝置

移車臺在室內使用，拖鏈供電裝置放置在地面電纜溝內，電纜溝深250、寬80，不影響車間內無軌車輛的通過。移車臺基礎地面以上部分，沒有固定裝置，車間地面整潔美觀。

4.6護罩裝配

在移車臺車架主梁外側，設置護罩裝配，遮蓋車輪和電器、電纜，使移車臺外觀整潔美觀。護罩裝配用2毫米厚鋼板折彎，分段安裝在護罩安裝架上。可根據(jù)檢修需要，將護罩從安裝架上拆下。安裝架配合護罩焊接在主梁上，使護罩外觀整潔美觀。

4.7電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)實施對移車臺運行、調速、換向、對軌、制動等各種動作的操控；控制系統(tǒng)的核心部件選用變頻器，可實現(xiàn)移車臺的低速行走，便于對軌；由于使用變頻器控制行走電機，使移車臺運行平穩(wěn)，在移車臺啟動及停車時沒有沖擊。在移車臺的四角裝有緊急停車按鈕，遇有緊急情況時能迅速停車，并報警。在移車臺的兩端各裝有一個點動開關，用來控制移車臺的前進、后退，便于對軌。在移車臺的兩端各裝有一個聲光報警器，當移車臺行走時提醒周圍人員注意安全。

在移車臺兩側主梁下部安裝了接近開關，當移車臺運行到工作場地的兩端接近極限位置時，行程開關動作，切斷行走電路，使移車臺停止運行。

4.8多功能終端保護裝置

150噸淺坑式重載機車移車臺屬大型設備，需保證移車臺在車間地面上運行的安全性，防止移車臺沖撞車間墻壁或立柱。1）設置接近開關：當移車臺接近運行終點時，移車臺上的接近開關發(fā)出停車信號，電控系統(tǒng)做出反應，對移車臺實施電控自動停車。2）緩沖器終端軟停車：當接近開關失靈時，緩沖器吸收移車臺的運行動能，強迫移車臺停車。3）止擋裝置硬停車：當接近開關、緩沖器都失去功能時，止擋裝置直接阻止移車臺前進，對移車臺實施終點定位硬停車。

5 結束語

150噸淺坑式重載機車移車臺的出現(xiàn)，為鐵路機務段進行廠區(qū)規(guī)劃和改造提供了技術手段。繼北京二七廠150噸淺坑式重載機車移車臺的投產使用后不久，南昌機務段到我院協(xié)商訂購150噸淺坑式重載機車移車臺。

南昌機務段通過使用機車移車臺，對廠區(qū)進行改造，將聯(lián)合廠房前的許多鐵路進出線道岔取消，改成移車臺平行轉軌，節(jié)約了地面面積，將節(jié)約的地面面積做成柴油機庫、柴油機邊跨和噴漆庫，如圖2所示。

圖2　南昌機務段淺坑式重載機車移車臺現(xiàn)場照片

目前，國內越來越多的機務段已經開始使用淺坑式重載機車移車臺對機車進行平行轉軌作業(yè)，淺坑式重載機車移車臺開始在機務段得到廣泛的應用。

［1］陳國民，雙股道100t移車臺［J］，鐵道車輛，1996.

［2］翟明選，新型移動供電裝置——拖鏈系統(tǒng)［J］，起重運輸機械，2004.

［3］鄒慧君，機械運動方案設計手冊［M］，上海交通大學出版社，1994.

［4］成大先，主編機械設計手冊（第2卷）［S］，化學工業(yè)出版社，2002.

［5］陳秀，嚴國良，機械設計課程設計圖冊［M］，高等教育出版社，2004.

［6］周希章，周平，等，如何正確選用電動機［M］，機械工業(yè)出版社.

牛愛成（1962-），男，畢業(yè)于蘭州交通大學，高級工程師，一直就職于北京中鐵工程設計院，從事鐵路檢修設備的研發(fā)工作。在移車臺、轉車盤、機車牽引電動機真空壓力浸漆設備、鐵路貨車拋丸除銹設備研制方面，有比較多的研究。

Design of 150-tons Overloading on Shallow Pit Type Locomotive Moving Car

Aicheng Niu（China Railway Engineering Design Institute Co.，LTD.， Beijing， 100038， China）

Based on mobile platform patent technology， frame structure was designed that was 150 tons of shallow pit type locomotive mobile platform. Calculating for locomotive mobile platform overall stress，further optimizing the design calculation results and adjust the locomotive mobile platform components，150 tons of shallow locomotive mobile platform Parallel transition goal is realized.

Mobile Platform； Overload； Parallel Transition； Shallow Pit Type

U279

A

2095-8412 （2016） 04-687-04

工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.028