懸掛式軌道交通車輛檢修工藝及裝備研究

張峻領(lǐng)，張茂帆，王孔明

（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司科學(xué)技術(shù)研究院，四川成都 610031）

懸掛式軌道交通車輛檢修工藝及裝備研究

張峻領(lǐng)，張茂帆，王孔明

（中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司科學(xué)技術(shù)研究院，四川成都 610031）

懸掛式軌道交通制式與其他軌道交通形式存在較大的區(qū)別，傳統(tǒng)車輛檢修工藝及裝備已不適用于懸掛式軌道交通，因此，有必要對其進(jìn)行深入研究，以滿足應(yīng)用需求。以懸掛式軌道交通車輛構(gòu)造為基礎(chǔ)，首先對其檢修作業(yè)范圍進(jìn)行分解，在此基礎(chǔ)上完成檢修工藝和工藝裝備方案研究，望對未來懸掛式軌道交通車輛基地的設(shè)計(jì)有所幫助。

懸掛式軌道交通；檢修工藝；工藝裝備

近年來，為滿足國內(nèi)應(yīng)用需求，懸掛式軌道交通（圖 1）已逐步取得國內(nèi)業(yè)主認(rèn)可。2015 年 10 月，成都市金堂縣完成懸掛式軌道交通建設(shè)協(xié)議的簽訂。2016 年 1 月，九寨溝縣人民政府達(dá)成《九寨溝縣空中軌道交通項(xiàng)目戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》。2016 年 1 月，黃果樹懸掛式軌道交通項(xiàng)目開建。

圖 1 懸掛式軌道交通

懸掛式軌道交通作為一種軌道交通型式，其車輛制式、運(yùn)營維護(hù)方式、檢修工藝均不同于其他傳統(tǒng)的軌道交通制式。因此，有必要對其系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。本文主要針對其檢修工藝及裝備進(jìn)行研究。

由于懸掛式軌道交通制式與其他軌道交通形式存在較大的區(qū)別，傳統(tǒng)檢修工藝及裝備不適用于懸掛式軌道交通，本文以懸掛式軌道交通車輛構(gòu)造研究為基礎(chǔ)，首先對其檢修作業(yè)范圍進(jìn)行劃分，在此基礎(chǔ)上完成檢修工藝和工藝裝備方案研究。

1　懸掛式軌道交通車輛簡述

懸掛式軌道交通利用道路上部空間設(shè)高架橋，高架橋采用梁軌合一模式，車輛轉(zhuǎn)向架設(shè)于箱梁內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)車輛行走，基本型式如圖 2 所示。

圖 2 懸掛式軌道交通基本型式

懸掛式軌道交通車輛主要由車體和轉(zhuǎn)向架兩部分組成，如圖 3 所示。

圖 3 懸掛式軌道交通車輛

車輛轉(zhuǎn)向架由轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、走行輪、導(dǎo)向輪、穩(wěn)定輪、電動(dòng)機(jī)等部分組成，與其他軌道交通轉(zhuǎn)向架相比，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，且最大的區(qū)別在于懸掛式軌道交通車輛采用實(shí)心橡膠輪作為走行輪。轉(zhuǎn)向架基本結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。

圖 4 轉(zhuǎn)向架基本結(jié)構(gòu)

與其他城市軌道交通車輛不同，懸掛式軌道交通車輛電氣設(shè)備均設(shè)于車輛頂部（非車輛底部），如圖 5 所示，電氣設(shè)備主要包含制冷裝置、牽引控制器、輔助電源、熔斷器等。

圖 5 車輛車頂設(shè)備布置

典型懸掛式軌道交通車輛主要參數(shù)如下。

（1）車輛基本尺寸參數(shù)。MC車體長度 10 292 mm；M0車體長度 9 340 mm；車體最大寬度 2 300 mm。3 節(jié)編組車輛編組形式 MC- M0-MC，總長度約32 m。

（2）走行輪軸距 1 200 mm，輪距 360 mm，直徑518 mm。

（3）導(dǎo)向輪軸距 2 020 mm，輪距 500 mm，直徑280 mm。

（4）轉(zhuǎn)向架中心距 6 600 mm。

（5）轉(zhuǎn)向架重量 2 550 kg。

由以上參數(shù)可看出，懸掛式軌道交通車輛及其部件的尺寸和重量均遠(yuǎn)小于地鐵車輛。

2　車輛檢修指標(biāo)及檢修內(nèi)容

懸掛式軌道交通車輛檢修指標(biāo)及檢修內(nèi)容與跨坐式軌道交通類似，可參照執(zhí)行，根據(jù)參考文獻(xiàn)［1］ 提供的檢修指標(biāo)，提出懸掛式車輛修程，如表 1 所示。

表 1 懸掛式軌道交通車輛檢修修程及技術(shù)指標(biāo)

各修程作業(yè)內(nèi)容如下。

（1）全面檢修。系將車輛全部解體，即架車、解體、檢修。主要針對轉(zhuǎn)向架等進(jìn)行測量與整形，更換橡膠輪胎，對牽引電機(jī)、電器、電氣線路等部件全部進(jìn)行分解、修理、調(diào)試和試驗(yàn)，使其完全恢復(fù)技術(shù)性能；對車輛重新進(jìn)行油漆標(biāo)記；配件互換；對車體進(jìn)行重新組裝、靜調(diào)、動(dòng)態(tài)調(diào)試。

（2）重點(diǎn)檢修。架車，基本解體，檢修，主要是對轉(zhuǎn)向架、牽引電機(jī)、集電靴、制動(dòng)系統(tǒng)、車鉤、緩沖裝置、車門、各種電氣控制裝置等主要部件進(jìn)行分解、檢查、修理、互換、調(diào)試、試驗(yàn)。對儀器、儀表進(jìn)行校驗(yàn)。對車體及其余部件的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢查修理，更換橡膠輪胎及故障部件并進(jìn)行試驗(yàn)。重點(diǎn)檢修后對車體進(jìn)行靜調(diào)和動(dòng)態(tài)調(diào)試。

（3）換輪。由于實(shí)心橡膠輪胎使用壽命大約 8 萬～10 萬 km，通常建議車輛走行 10 萬 km 或運(yùn)行 1 年后更換實(shí)心橡膠輪。

（4）三月檢。主要是對轉(zhuǎn)向架、牽引電機(jī)及主要電器進(jìn)行全面細(xì)部檢查。對重點(diǎn)部件，如懸掛結(jié)構(gòu)、走行部分、受流器、空調(diào)、電氣控制系統(tǒng)、牽引、制動(dòng)等部件進(jìn)行檢查、修理、測試，更換損耗件，清洗空調(diào)的空氣濾清器，根據(jù)需要進(jìn)行蓄電池充電。

（5）列檢。對車輛走行部分、牽引傳動(dòng)系統(tǒng)、各種電氣裝置、制動(dòng)控制裝置的狀態(tài)進(jìn)行外觀檢查，更換損耗件。重點(diǎn)處理危及運(yùn)行安全的故障，確保行車安全。

圖 6 懸掛式軌道交通主要設(shè)備布置圖

3　檢修工藝及工藝裝備

由于懸掛式單軌交通車輛的特殊走行機(jī)構(gòu)，使其檢修工藝設(shè)計(jì)上與地鐵車輛有較大的差異。傳統(tǒng)地鐵車輛檢修模式，主要采用檢查坑用于走行機(jī)構(gòu)日常檢查；設(shè)架車機(jī)用于車輛與轉(zhuǎn)向架解體；采用起重機(jī)對車頂設(shè)備直接起吊和吊裝。以上模式均已不能適用于懸掛式軌道交通車輛的特殊走行機(jī)構(gòu)。

如圖 6 所示，懸掛式軌道交通車輛主要部件（如轉(zhuǎn)向架、牽引傳動(dòng)系統(tǒng)、車鉤、制動(dòng)系統(tǒng)等）均集中在車頂上方。故而，懸掛式軌道交通車輛的檢修作業(yè)需以車頂為主。為滿足車頂作業(yè)需求，需設(shè)計(jì)相應(yīng)的車頂作業(yè)平臺，替代傳統(tǒng)地鐵模式的檢查坑、架車機(jī)等工藝裝備，實(shí)現(xiàn)車輛日常檢修、部件更換、架車作業(yè)等功能。

因此，本文將以車頂作業(yè)平臺作為基礎(chǔ)，全面分析懸掛式軌道交通車輛的檢修工藝及相應(yīng)的工藝裝備。

3.1車頂作業(yè)平臺基本功能及工藝設(shè)計(jì)

懸掛式軌道交通車輛運(yùn)行于正線時(shí)系統(tǒng)采用箱型梁結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向架全封閉于箱型梁內(nèi)。車輛入庫后，為滿足轉(zhuǎn)向架檢修需求，需采用開放式軌道，滿足列車走行的同時(shí)，可進(jìn)行轉(zhuǎn)向架檢修作業(yè)。本文建議的走行軌形式為雙 L 形軌道，如圖 7、圖 8 所示。L 形軌道主要由 2 部分組成：導(dǎo)向面和走行面。走行面用于承載列車走行輪在庫內(nèi)的走行，導(dǎo)向面用于限制轉(zhuǎn)向架下部導(dǎo)向輪的左右運(yùn)動(dòng)，達(dá)到庫內(nèi)列車運(yùn)行導(dǎo)向的作用。

圖 7 車頂作業(yè)平臺及走行軌

圖 8 車頂作業(yè)平臺布置簡圖

車頂作業(yè)平臺在承載列車走行的同時(shí)，設(shè) 2 層平臺和 3 層平臺，3 層平臺主要用于轉(zhuǎn)向架檢修，2 層平臺主要用于車頂設(shè)備和轉(zhuǎn)向架下部懸掛系統(tǒng)檢修作業(yè)。雙L軌在端部與庫外箱型梁接口，庫外箱型梁的供電系統(tǒng)在尾部作絕緣處理，充分保證庫內(nèi)作業(yè)安全。

3.2列車停放及列檢作業(yè)工藝方案

3.2.1檢修工藝流程

列車停放及列檢作業(yè)流程：列車入庫→庫內(nèi)調(diào)車→列車停放→列檢。

3.2.2庫內(nèi)調(diào)車

通常地鐵列車在列車停車線設(shè)接觸網(wǎng)，列車靠自身動(dòng)力自走行入庫，入庫后主要通過檢查坑進(jìn)行車底檢查。但懸掛式軌道交通與之不同，轉(zhuǎn)向架與接觸網(wǎng)同設(shè)于車頂，接觸網(wǎng)入庫有極大的安全隱患，且不利于轉(zhuǎn)向架檢修作業(yè)。因此，通常不建議庫內(nèi)架設(shè)接觸網(wǎng)。

為滿足列車庫內(nèi)走行需求，結(jié)合懸掛式軌道交通車輛特點(diǎn)，可采用庫內(nèi)地面調(diào)拉設(shè)備滿足列車庫內(nèi)調(diào)車作業(yè)需求。調(diào)拉設(shè)備走行于地面，通過列車車鉤牽引列車前進(jìn)至停止位。懸掛式軌道交通車輛較輕，列車起動(dòng)阻力不超過 40 kN，以電機(jī)作為動(dòng)力的小型地面車輛足以滿足牽引需求。調(diào)拉設(shè)備及調(diào)拉列車如圖 9 所示。

3.2.3列檢

對于懸掛式軌道交通車輛，列檢作業(yè)重點(diǎn)是車輛頂部裝置的外觀檢查并更換損耗件。因此，設(shè)置走行軌和作業(yè)平臺，一方面承擔(dān)列車日常停放的功能，另一方面可完全滿足日常檢修作業(yè)需求。

（1）轉(zhuǎn)向架檢修作業(yè)。為滿足作業(yè)需求，作業(yè)平臺的導(dǎo)向面需具備局部拆除功能，以保證有足夠的作業(yè)空間利于轉(zhuǎn)向架檢修作業(yè)。

（2）其他電氣系統(tǒng)檢修作業(yè)。為滿足轉(zhuǎn)向架與車頂之間的所有電氣設(shè)備的檢修作業(yè)需求，需設(shè)置 2 層作業(yè)平臺，如圖 7 所示。2 層作業(yè)平臺設(shè)置伸縮板，方便檢修人員踏入車頂進(jìn)行檢修。

3.3換輪、三月檢及重點(diǎn)檢修作業(yè)工藝方案

換輪、三月檢和重點(diǎn)檢修的主要工作均為部件更換，由于轉(zhuǎn)向架的特殊結(jié)構(gòu)，部分部件的更換（如輪對）需架車作業(yè)，其他部件需采用起重機(jī)進(jìn)行起吊作業(yè)。

結(jié)合車頂作業(yè)平臺的特殊結(jié)構(gòu)，架車作業(yè)可利用車頂作業(yè)平臺的支撐結(jié)構(gòu)，通過安裝相應(yīng)的懸吊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)架車，如圖 10 所示。通過在車頂作業(yè)平臺的縱向橫梁上安裝吊臂和螺桿的方式，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架及車體的整體起吊，在此基礎(chǔ)上可進(jìn)行各項(xiàng)部件更換作業(yè)。在輪對更換時(shí)，首先對作業(yè)臺位的導(dǎo)向軌進(jìn)行拆卸，然后將螺桿、吊臂與轉(zhuǎn)向架進(jìn)行連接，轉(zhuǎn)向架（含車體）通過螺桿運(yùn)動(dòng)起升后即可完成輪對的更換。

3.4全面檢修

3.4.1檢修工藝流程

全面檢修工藝流程：列車入庫→車頂設(shè)備拆卸起吊→列車解編→轉(zhuǎn)向架拆解運(yùn)輸→車體運(yùn)輸→部件檢修及車體組裝。

按以上工藝流程拆解完成后，轉(zhuǎn)向架、車體、車頂設(shè)備分別運(yùn)輸至轉(zhuǎn)向架檢修間、車體檢修間和電氣設(shè)備檢修間。

3.4.2工藝方案及裝備

全面檢修工藝仍需以車頂作業(yè)平臺作為基礎(chǔ)完成相關(guān)作業(yè)，如圖 11 所示。

（1）車頂設(shè)備起吊。列車在高架作業(yè)平臺停車后，為滿足設(shè)備起吊需求，各轉(zhuǎn)向架之間的走行軌、作業(yè)平臺均需完全打開，便于車頂設(shè)備起吊，如圖 12 所示。

（2）列車解編。設(shè)備起吊完畢后，關(guān)閉設(shè)備起吊口，列車解編，并將解編車輛調(diào)拉至平臺端部，車輛調(diào)拉可采用地面調(diào)拉設(shè)備。

（3）車體與轉(zhuǎn)向架分解。在車體與轉(zhuǎn)向架分解前，采用托盤車托住車體，如圖 11 所示。托盤車設(shè)舉升平臺，2 個(gè)托盤車同步舉升實(shí)現(xiàn)車輛走行輪與走行軌面的分離，分離之后可進(jìn)行轉(zhuǎn)向架拆解作業(yè)。然后通過 2 個(gè)托盤車的同步運(yùn)動(dòng)將車體平移至車頂作業(yè)平臺外側(cè)；同時(shí)，通過天車完成轉(zhuǎn)向架的起吊作業(yè)。最終實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向架與車體的分解作業(yè)。

圖 9 調(diào)拉設(shè)備及列車調(diào)拉

圖 10 架車作業(yè)

托盤車需滿足以下功能需求：①兩托盤車同步舉升，舉升高度誤差不得過大，需保證車體的平穩(wěn)性；②兩托盤車前進(jìn)、后退速度和方向一致，且保證車體平穩(wěn)運(yùn)輸。近幾年，自動(dòng)控制技術(shù)飛速發(fā)展，滿足該功能的設(shè)備較多，如應(yīng)用于航空領(lǐng)域的重載全向移動(dòng)平臺車等。

（4）轉(zhuǎn)向架起吊作業(yè)。轉(zhuǎn)向架與車體分解后，將轉(zhuǎn)向架推送至 3 層平臺端部，通過起重機(jī)將其起吊至地面。

（5）部件檢修及車體組裝。車體、轉(zhuǎn)向架、車頂設(shè)備拆解完畢后，分別運(yùn)輸至檢修車間進(jìn)行檢修。各部件檢修完畢后，可按以上工藝流程的逆向過程完成車體組裝。

圖 11 全面檢修作業(yè)工藝流程

圖 12 車頂設(shè)備起吊

4　結(jié)束語

本文結(jié)合懸掛式軌道交通車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對車輛檢修工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究，同時(shí)提出了車頂作業(yè)平臺、地面調(diào)拉設(shè)備、托盤車等新型工藝裝備。這些工藝裝備在懸掛式軌道交通車輛的檢修作業(yè)中將是不可或缺的組成部分，本文限于篇幅原因?qū)ζ涿枋霾槐M完善，隨著懸掛式軌道交通的進(jìn)一步發(fā)展，將對其展開進(jìn)一步研究工作。

以上檢修工藝方案可能不盡完美，但望就此研究拋磚引玉，推動(dòng)懸掛式軌道交通車輛檢修工藝的深入發(fā)展。

［1］ 曹克非. 跨座式單軌車輛段工藝設(shè)計(jì)研究［J］. 鐵道工程學(xué)報(bào)，2008，25（2）：94-96，103.

［2］ 薄海青. 懸掛式單軌交通車輛檢修工藝及關(guān)鍵設(shè)備探討［J］. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013（1）：121-126.

責(zé)任編輯 冒一平

Study on Vehicle Maintenance Technology and Equipment of Suspension Rail Transit

Zhang Junling， Zhang Maofan， Wang Kongming

The suspension rail transit system has a very big difference comparing with other rail modes， and the traditional vehicle maintenance technology and equipment are no more suitable for suspension rail transit， therefore， it is necessary to carry out further study. On the basis of the suspension rail vehicle structure， the vehicle maintenance working range is decomposed. Therefore the solutions for maintenance technology and equipment are fi nalized.

suspended rail vehicle， maintenance technology， technical equipment

U232 : U269.32

2016-03-21

四川省科技支撐項(xiàng)目（2016GZ0337）

張峻領(lǐng)（1986—），男，工程師