GCY—150型輕型軌道車功能性拓展運用研究

卞榮俊+王繼強

摘 要：通過對GCY-150型輕型軌道車的牽引力與制動力的研究，利用相應(yīng)鐵標進行理論計算和牽引電客車實際驗證，探討GCY-150型輕型軌道車在原有功能的基礎(chǔ)上，增加車輛段內(nèi)調(diào)運電客車的功能，進一步豐富該車的運用，增加段場調(diào)車作業(yè)的動力選擇，解決段場調(diào)車作業(yè)動力車輛運用緊張的難題。

關(guān)鍵詞：輕型軌道車；牽引力；制動力；牽引電客車作業(yè)

中圖分類號：U273.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0001-03

1 概述

青島地鐵3號線配屬工程車14輛，其中動力車有GCY-300型重型軌道車2輛、電力蓄電池工程車2輛、鋼軌打磨車1列、GCY-150型輕型軌道車1輛。除鋼軌打磨車外，GCY-150型輕型軌道車設(shè)計功能為牽引2輛自重為5T的PC-5型平板車使用，主要擔負正線垃圾清掃及運輸任務(wù)。因此只有2輛重型軌道車和2輛電力蓄電池工程車，承擔正線救援和廠內(nèi)調(diào)車任務(wù)。按青島地鐵3號線運營要求，須保證有一列工程車輛（2輛）組成救援編組，實際在用調(diào)車動力僅為2輛工程車，考慮檢修維護和故障處理等因素，較多出現(xiàn)廠內(nèi)調(diào)車缺少動力車輛的情形。

根據(jù)3號線實際運用情況，GCY-150型輕型軌道車日常作業(yè)量較小，多數(shù)情況處于閑置狀態(tài)，因此進一步拓展該車功能用于電客車調(diào)車作業(yè)迫在眉睫。由于GCY-150型輕型軌道車尚無調(diào)送電客車的功能，且在廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)中，需要牽引自重約210t電客車經(jīng)過7-8‰的最大坡度（除出入段坡度）。因此，我們通過理論計算并進行實際測試，來驗證GCY-150型輕型軌道車在段內(nèi)調(diào)車的可行性，從而進一步拓展其運用功能，滿足青島地鐵3號線車輛段廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

2 理論計算

根據(jù)青島地鐵3號線GCY-150型輕型軌道車技術(shù)說明書的相關(guān)參數(shù)及說明，利用《TB/T 1407 1998列車牽引計算規(guī)程》和《TB/T 2232-1991 JZ-7型機車空氣制動機單機試驗驗收技術(shù)條件》的相關(guān)規(guī)定，對GCY-150型軌道車的牽引力和制動力進行分析。

2.1 牽引制動距離計算（常用制動）參數(shù)

車型：GCY-150（220-00-00）； 整備重量：G=26T；

牽引重量：P=210T； 整車制動倍率：i=3.6；

制動缸個數(shù)量：n=4個（帶彈簧的單元制動器2個+不帶彈簧單元制動器2個）；

車輪直徑：Ф=0.840m；

單元制動器活塞直徑：Ф=0.1778m；

基礎(chǔ)制動傳遞效率：η=0.85； 重力加速度：g=9.81m/s2

閘瓦類型：高摩系數(shù)合成；

采用單獨制動閥全制動時，制動缸壓力：P=280KPa，此處取280KPa。

2.2 牽引力

根據(jù)青島地鐵3號線GCY-150型輕型軌道車技術(shù)說明書中的GCY-150型輕型軌道車單機在不同速度和坡道下的牽引噸位（詳情見圖1）可以看出：GCY-150型輕型軌道車能夠牽引320t的車輛在10‰的坡道上以5km/h的速度行駛，因此可以推斷出GCY-150型輕型軌道車能夠牽引210t電客車在7-8‰的坡道上，以不低于5km/h的速度行駛。

2.3 制動力

我們在分析GCY-150型軌道車的制動力時，須根據(jù)

《TB/T 1407 1998列車牽引計算規(guī)程》中相關(guān)公式對其在不同速度下的制動距離、黏著力和制動力進行計算，然后通過對比黏著力和制動力，得出其制動力能夠滿足牽引210t電客車的制動要求。

由規(guī)程得知，制動距離Sz計算公式：

Sz=Sk+Se

式中，Sz——制動距離（m）；

Sk——空走距離（m）；

Se——有效制動距離（m）。

2.3.1 空走距離Sk計算公式：

式中，v0——制動初速度（km/h）；

tk——空走時間（s）。

根據(jù)《TB/T 2232-1991 JZ-7型機車空氣制動機單機試驗驗收技術(shù)條件》中規(guī)定制動管規(guī)定壓力為500KPa時，單獨制動全制動時制動缸壓力由零上升到280KPa的時間應(yīng)不大于3s，此處取tk為3s。

由于軌道車牽引210t電客車時最高運行速度不大于50km/h，因此在空走距離計算時，取v0=50km/h，詳細計算結(jié)果見表1：

2.3.2 有效制動距離Se計算公式（按分段計算）：

式中，v0——制動初速（km/h）；

vz——制動終速（km/h），取vz=0；

？漬h——距離等效摩擦系數(shù)；

？諄h——換算制動率；

？棕0——單位基本阻力（N/KN）；

ij——坡道千分數(shù)（‰），取10‰。

根據(jù)有效制動距離Se計算公式，我們在計算Se前，必須計算列車換算制動率？諄h、距離等效摩擦系數(shù)？漬h及單位基本阻力？棕0。

（1）列車換算制動率計算公式：

式中，？撞kh——列車換算閘瓦壓力之和（KN），

（kh為每塊閘瓦的換算閘瓦壓力）。

每塊閘瓦的換算閘瓦壓力Kh的計算公式：

式中，K——每塊閘瓦的實際閘瓦壓力（KN）。

每塊閘瓦的實際壓力K的計算公式：

式中，dz——制動缸直徑，取0.1778m；

Pz——制動缸空氣壓力，取280KPa；

？濁z——基礎(chǔ)制動裝置計算傳動效率，取0.85；

？酌z——整車制動率，取3.6；

nz——制動缸數(shù)量，取4；endprint

nk——閘瓦數(shù)量，取4。

因此，

（2）距離等效摩擦系數(shù)的計算公式：

（3）單位基本阻力的計算公式：

根據(jù)計算公式，分段計算？棕0和？漬h，同時，可以分段計算Se，每個速度間隔均取中間值，詳細計算結(jié)果見表2：

根據(jù)分段計算Se的結(jié)果，計算出有效制動距離∑Se，詳細計算結(jié)果見表3：

2.3.3 根據(jù)公式Sb=∑Se+Sk，可得制動距離，詳細計算結(jié)果見表4：

2.3.4 黏著限制（詳細計算結(jié)果見表5）

（1）在干燥軌面的黏著力B？滋的計算公式：

（2）制動力B的計算公式：

根據(jù)計算結(jié)果可以看出，在軌面干燥時，制動力B遠遠小于黏著力B？滋，因此，在軌面干燥時，GCY-150型輕型軌道車能夠牽引210t的電客車在實施單獨制動閥全制動時，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

注：實際距離可能會有±7%的誤差存在。

2.4 小結(jié)

（1）GCY-150型輕型軌道車能夠在7-8‰的坡道上，以不低于5km/h的速度牽引210t電客車行駛。

（2）GCY-150型輕型軌道車能夠牽引210t的電客車在實施單獨制動閥全制動時，不會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

（3）綜上述分析，GCY-150型輕型軌道車的牽引力和制動力性能在理論計算上滿足牽引電客車進行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)。

3 現(xiàn)場驗證

根據(jù)理論計算的結(jié)果，為進一步驗證GCY-150型輕型軌道車的牽引和制動性能，我們組織GCY-150型輕型軌道車GDM303在3號線車輛段內(nèi)牽引電客車進行實際驗證。

3.1 試驗準備

試驗時間：2017年4月25日13：30至15：35

試驗地點：青島地鐵3號線車輛段試車線及車廠部分線

路（含最大坡道處）

試驗車輛：GCY-150型輕型軌道車GDM303連掛電客車M0317

試驗條件：軌面干燥

3.2 試驗過程

將GDM303牽引電客車中間停車時的各個時間節(jié)點，記錄如下：

13：29 GDM303至L- 25股道（檢修庫停車）；

13：34 L- 25股道至L- 30股道；

13：39 GDM303與電客車 M0317 完成連掛；

13：50 GDM303至L- 51股道；

13：53 L- 51股道至L- 49股道；

13：56 L- 49股道至L- 51股道；

14：05 L- 51股道至L- 44股道；

14：06 開始制動試驗；

14：57 在試車線完成測試，制動實驗結(jié)束

15：00 L- 44股道至L- 51股道；

15：07 L- 51股道至L- 49股道；

15：07 L- 49股道至L- 05C股道；

15：30 L- 05C股道至L- 49股道；

15：35 L- 49股道至L- 25股道，調(diào)試結(jié)束。

3.3試驗數(shù)據(jù)

3.3.1 牽引數(shù)據(jù)

（1）爬坡能力：GDM303牽引電客車在向牽出線方向駛出運用庫時，能夠爬上車輛段內(nèi)最大坡度（除出入段坡度），未出現(xiàn)輪對空轉(zhuǎn)情況。

（2）GDM303能夠牽引電客車以20km/h的速度在車輛段內(nèi)行駛。

3.3.2 制動數(shù)據(jù)

（1）因廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)最高允許速度為20km/h，我們分別測試以5km/h、10km/h、15km/h及20km/h運行時，施行單獨制動閥制動（最大制動力280KPa）的制動距離，并模擬正常調(diào)車作業(yè)時的制動實施情況（一般實施2-3次的階段制動），并將詳細的情況記錄于表6。

（2）GDM303牽引電客車向牽出線方向行駛，只是在最大坡道線路道口正常停車時，以日常的駕駛操作方式，出現(xiàn)輕微溜車現(xiàn)象，未出現(xiàn)輪對打滑現(xiàn)象。

3.4 試驗分析

3.4.1 牽引力性能

（1）GDM303牽引電客車在向牽出線方向駛出運用庫時，能夠爬上車輛段內(nèi)最大坡度（除出入段坡度），且未出現(xiàn)牽引力不足及輪對空轉(zhuǎn)的情況。

（2）根據(jù)現(xiàn)場試驗情況，GDM303能夠牽引電客車以20km/h

的速度在車輛段內(nèi)行駛。

（3）GDM303的牽引力性能能夠滿足牽引電客車進行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

3.4.2 制動力性能

（1）縱觀整個試驗過程，GDM303牽引電客車行駛，以日常的駕駛操作方式，能夠在道岔、道口等位置前停穩(wěn)，只是在最大坡道牽出線方向道口正常停車時，出現(xiàn)輕微溜車現(xiàn)象，位移量約為0.5-0.6m之間，且未出現(xiàn)輪對打滑現(xiàn)象。當時制動缸壓力為200KPa，主要為坡道起步油門和制動配合的原因，導(dǎo)致輕微溜車。

（2）GDM303牽引電客車時能夠在不同速度下以單獨制動閥實施階段制動（詳細的制動距離見表6）。

（3）GDM303牽引電客車的在單獨制動閥制動距離與理論計算值相比較，遠小于計算值。

（4）GDM303的制動力性能能夠滿足牽引電客車進行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

3.5 小結(jié)

經(jīng)過試驗及試驗數(shù)據(jù)綜合分析，在軌面干燥的情況下，GCY-150型輕型軌道車的牽引力和制動力能夠滿足牽引自重210t電客車進行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

4 結(jié)束語

根據(jù)理論計算和現(xiàn)場驗證的結(jié)果，GCY-150型輕型軌道車能夠滿足在青島地鐵3號線車輛段內(nèi)的調(diào)車作業(yè)需求，在軌面干燥的情況下，當廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)動力車輛運用緊張時，可以將GCY-150型輕型軌道車作為備用動力車輛進行使用。通過此次論證，青島地鐵在GCY-150型輕型軌道車的功能上進一步得到開發(fā)，其功能性得以加強，解決了廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)動力車輛運用緊張的難題。

參考文獻：

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