泰達(dá)現(xiàn)代電車運(yùn)營線軌道槽清雪專用拖車的研制

李悅

摘要：天津泰達(dá)現(xiàn)代電車運(yùn)營線運(yùn)營著特殊的中央導(dǎo)向型電車，線路中間布置承擔(dān)負(fù)責(zé)車輛導(dǎo)向功能的獨(dú)立導(dǎo)向軌及其軌道槽，降雪天氣中必需確保降軌道槽內(nèi)積雪被及時清除且不結(jié)冰方可保障電車安全運(yùn)行。本文介紹了研制軌道槽清雪專用小車的項目背景與研制過程，以及實(shí)際運(yùn)用效果。

關(guān)鍵詞：軌道槽；牽引裝置

Abstract：Tianjin TEDA modern tram line is operating a special central guiding tram.An guiding rail and its slot are placed in the line， with the function of tramcar guiding.In snowy weather， it is essential to ensure the snow in the rail slot is removed in time and no ice comes into being so as to maintain the safe operation of the tram.This paper introduced the project background， the manufacture procedure， and the practical application effect of the rail slot snow sweeping trailer.

Key words：rail slot； traction device

1 情況概述

1.1 泰達(dá)現(xiàn)代電車運(yùn)營線的情況簡介

天津泰達(dá)現(xiàn)代電車運(yùn)營線是位于天津經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)的現(xiàn)代電車運(yùn)營線路，其運(yùn)營車輛屬于中央導(dǎo)向型地面電車，即由中央導(dǎo)向軌控制電車的運(yùn)行方向。

1.2 軌道槽的基本情況

導(dǎo)向軌是非承重的異型軌，電車導(dǎo)輪組嵌入該軌道進(jìn)而引導(dǎo)車輛運(yùn)行。

電車導(dǎo)向軌安裝位置處于地面水平面以下，故而其附近就形成了低于地面軌道槽空間。

1.3 軌道槽清雪的必要性

軌道槽內(nèi)若積雪結(jié)冰可能導(dǎo)致導(dǎo)輪組脫軌，故而必須確保將軌道槽內(nèi)積雪及時清除。

2 立項原因

2.1 原有除雪方式的不足

2.1.1 化學(xué)除雪方式

運(yùn)營之初運(yùn)營部門采用了噴灑融雪劑除雪的方式，可確保線路積雪及時融化，但卻存在如下不足：1）對運(yùn)營設(shè)備設(shè)施的破壞。使用融雪劑除雪后，電車底部設(shè)備及導(dǎo)向軌會出現(xiàn)銹蝕跡象。2）影響電車正常運(yùn)營。導(dǎo)向軌被融雪劑銹蝕后會觸發(fā)電車保護(hù)誤動作，影響電車運(yùn)營。

由于上述不足，化學(xué)融雪方式采用不到兩年便被廢除。

2.1.2 機(jī)械除雪+人工除雪+電車持續(xù)熱滑方式

運(yùn)營第三年運(yùn)營部門采用機(jī)械除雪+人工除雪+電車持續(xù)熱滑方式進(jìn)行除雪，具體做法為輪式推土機(jī)清掃路面上的積雪；同時組織人力使用風(fēng)力滅火器吹掃軌道槽內(nèi)的存雪；在運(yùn)營結(jié)束后還安排兩列電車不載客運(yùn)行，以利用導(dǎo)輪的運(yùn)動防止結(jié)冰。這一方式可保證車輛運(yùn)行安全，但存在如下缺陷：1）人力消耗巨大。 實(shí)踐證明上述方式需要28人同時上線清雪才有明顯效果，嚴(yán)重耗費(fèi)人力。2）影響司機(jī)正常休息，對運(yùn)營工作造成一定影響。這種方式需要兩列電車在夜間不間斷運(yùn)行，影響了司機(jī)的正常休息及第二天運(yùn)營工作。

由于上述弊端使這一方式也難以為繼，運(yùn)營單位也認(rèn)識到應(yīng)采用更為科學(xué)有效方式清雪，因此開展了軌道槽清雪專用機(jī)具的研制項目工作。

3 方案的選擇與確立

3.1 設(shè)計改裝卡車的方案

工作開展之初運(yùn)營部門聯(lián)系了專用車輛制造商，廠商提出了在卡車的基礎(chǔ)上改造專用軌槽除雪車的技術(shù)方案。方案為卡車前橋上加裝專用導(dǎo)向裝置使其可在軌運(yùn)行，在卡車上加裝吹掃設(shè)備。由于改造費(fèi)用巨大以及不可預(yù)見的風(fēng)險，這一方案經(jīng)過論證后被否決。

3.2 利用現(xiàn)有廢棄電車承載車橋裝置改造除雪拖車的方案

運(yùn)營單位技術(shù)人員提出將因故廢棄的電車承載車橋改造為軌道槽清雪專用拖車的方案。具體是在廢棄的承載車橋上加裝了風(fēng)機(jī)等除雪裝置以及牽引裝置，利用車橋原有的導(dǎo)向裝置直接入軌，雪天時由普通機(jī)動車牽拉在線路上完成軌槽清雪作業(yè)。

這一方案有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）改造成本低廉。該方案基于現(xiàn)成廢棄的車輛部件進(jìn)行改造，改造工作量不大，費(fèi)用低廉。

2）技術(shù)可行。車輛承載車橋包括整體式框架、獨(dú)立車輪以及附屬的導(dǎo)向裝置，本身具即為導(dǎo)向軌控制拖車，而且其本身具備的空間足以加裝除雪設(shè)備。計劃加裝的除雪裝置是常見的風(fēng)機(jī)及風(fēng)道等，需要全新設(shè)計的只是牽引裝置，技術(shù)難度較小。

經(jīng)過對比分析，運(yùn)營單位決定按照選取這一方案。

4 設(shè)計制造及試驗(yàn)過程

4.1 牽引裝置的設(shè)計情況

設(shè)計人員考慮到普通機(jī)動車需要牽拉被軌道限制的拖車，牽引裝置要必須具備水平與垂向的轉(zhuǎn)動自由度[1]，根據(jù)這一想法設(shè)計了具備水平與垂向雙重轉(zhuǎn)軸裝置的牽車座，同時設(shè)計中考慮了拖車雙向運(yùn)行的需要。故而在該車前后各設(shè)置一套牽車座，并設(shè)計了便于快速拆裝的牽引桿，為保證牽拉功能安全可靠，設(shè)計牽引裝置時進(jìn)行了強(qiáng)度校核計算。

4.2 除雪裝置的設(shè)計情況

根據(jù)設(shè)計初衷，拖車的除雪方式以吹掃為主，故選擇了兩臺閑置的5.5KW軸流風(fēng)機(jī)作為風(fēng)源，兩臺風(fēng)機(jī)設(shè)置各自獨(dú)立的風(fēng)道，并將兩風(fēng)道的風(fēng)口布置在兩端導(dǎo)輪上方，利用導(dǎo)輪組嵌入軌道的特性，出風(fēng)口便可隨時正對軌道槽精準(zhǔn)吹風(fēng)。風(fēng)機(jī)的電源為一臺5.5kva的柴油發(fā)電機(jī)，該電源可滿足單臺軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行需要，同時聯(lián)鎖的的電路設(shè)計可確保兩臺軸流風(fēng)機(jī)同時只能有一臺工作，防止發(fā)電機(jī)過流燒毀。實(shí)際運(yùn)用時拖車運(yùn)行前方的風(fēng)口出風(fēng)將軌道槽內(nèi)的積雪清除；而一旦拖車換向運(yùn)行后，可以通過電器切換裝置變更運(yùn)行的風(fēng)機(jī)。

4.3 制造與驗(yàn)收過程

設(shè)計人員在完成除雪拖車的總體紙面設(shè)計后，項目工作按照設(shè)備安裝架加工安裝、牽引裝置加工與實(shí)驗(yàn)、除雪裝置安裝實(shí)驗(yàn)三個項目組分別進(jìn)行。最后進(jìn)行整體調(diào)試驗(yàn)收。

4.3.1 設(shè)備安裝架加工與安裝

設(shè)備安裝架是發(fā)電機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)以及附屬風(fēng)道的安裝基礎(chǔ)，本著控制成本的角度考慮，完全由運(yùn)營單位自主完成加工工作。為了保證支撐結(jié)構(gòu)可靠，該安裝架以矩形方鋼焊接構(gòu)成。

4.3.2 牽引裝置加工與實(shí)驗(yàn)

牽引裝置包括牽車座、牽引桿、牽引銷軸構(gòu)成，上述部件由于機(jī)加工步驟較多，故通過外協(xié)完成加工。部件生產(chǎn)后進(jìn)行了裝車。其后通過機(jī)動車實(shí)際牽拉實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該裝置滿足設(shè)計要求，安全可用。

4.3.3 除雪裝置安裝實(shí)驗(yàn)

本著成本控制原則，除雪裝置的風(fēng)源采用了部門閑置的軸流風(fēng)機(jī)，只外購了5.5kva的柴油發(fā)電機(jī)一臺。在裝車前根據(jù)最初設(shè)計將進(jìn)行了設(shè)備電路調(diào)試工作，證明設(shè)備運(yùn)行正常、控制功能實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求后進(jìn)行了裝車作業(yè)，裝車后進(jìn)行的吹掃試驗(yàn)證明該裝置風(fēng)力可將軌道槽內(nèi)異物清除干凈。

4.3.4 最終調(diào)試驗(yàn)收

完成總裝后，機(jī)動車引導(dǎo)除雪拖車在布置細(xì)沙的軌道上進(jìn)行了最終試驗(yàn)工作，試驗(yàn)證明除雪拖車以5km/h運(yùn)行速度可將軌道槽內(nèi)充滿的細(xì)沙完全吹掃干凈，這意味著該項自制設(shè)備通過驗(yàn)收，其后該設(shè)備正式納入運(yùn)營單位設(shè)備管理名錄，投入正式使用。

4.4 總體造價

清雪拖車前后共制造兩臺，主要構(gòu)成部分為運(yùn)營單位原有廢棄或閑置的部件，全部設(shè)計工作及大部分制作安裝工作均由運(yùn)營部門自主完成，故而花費(fèi)不多。項目總共費(fèi)用支出為人民幣13000元，發(fā)生費(fèi)用的項目主要在于發(fā)電機(jī)與部分型材的購置以及牽引裝置的外協(xié)加工。

5 總結(jié)

清雪拖車投入使用已有6年，實(shí)踐證明在除雪作業(yè)中，兩臺由吉普車負(fù)責(zé)牽引的拖車可完成原有人工及電車熱滑的工作量。該裝置的成功研制具備如下意義：

1）節(jié)省了人力，減少工作難度。該車使用后，每次清雪節(jié)省了28名勞動力，同時避免了電車司機(jī)夜間工作的難題。

2）節(jié)省了大量運(yùn)營經(jīng)費(fèi)。運(yùn)營部門自主研制除雪拖車獲得成功，免除了專用清雪車輛的購置需求，節(jié)約經(jīng)費(fèi)人民幣58萬元。

3）填補(bǔ)國際國內(nèi)技術(shù)空白。該車是第一種導(dǎo)向電車軌道槽清雪專用拖車，其研制成功填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白，在一定條件下，具備向國內(nèi)外同型導(dǎo)向電車運(yùn)營線路推廣的可能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊家軍.機(jī)械原理.華東科技大學(xué)出版社，2014.