地鐵線路維護(hù)專用軌道平車(chē)的研制

楊紅娟

（中車(chē)太原機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司，山西 太原 030027）

目前，鐵路線路設(shè)施維護(hù)及施工作業(yè)中的專用平車(chē)主要為N30 型軌道平車(chē)和NX70 型共用平車(chē)（接觸網(wǎng)維護(hù)用）[1]，這兩種車(chē)型的寬度依據(jù)國(guó)鐵標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路行車(chē)所需的幾何空間設(shè)計(jì)，均不能滿足地鐵線路車(chē)輛限界[2]的要求。為了滿足地鐵線路施工以及維修部門(mén)維護(hù)保養(yǎng)地鐵線路設(shè)施的需要，需要借鑒國(guó)鐵平車(chē)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)研發(fā)一種地鐵線路專用軌道平車(chē)。

1 主要用途

該車(chē)的載重為30 t，經(jīng)動(dòng)力車(chē)牽引在1 435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距的地鐵線路上使用。根據(jù)線路養(yǎng)護(hù)施工的差異化需求，可以在車(chē)體上部平板區(qū)域配置高空作業(yè)斗或隨車(chē)起重機(jī)等作業(yè)機(jī)構(gòu)及發(fā)電機(jī)組、液壓泵站等輔助設(shè)備。該車(chē)主要用于地鐵線路站場(chǎng)、線路的接觸網(wǎng)和線路側(cè)邊聲屏障等設(shè)施的維護(hù)保養(yǎng)、安裝調(diào)整等施工作業(yè)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

載重≤30 t；自重約22.5 t；軸重13 t；換長(zhǎng)為1.5；自重系數(shù)為0.75；能通過(guò)的最小曲線半徑為150 m；最高運(yùn)行速度為100 km/h；制動(dòng)距離（重車(chē)、緊急）≤400 m，全車(chē)制動(dòng)倍率為7.3，重車(chē)制動(dòng)率為26.4%；限界為CJJ/T 96—2018 規(guī)定的A1型車(chē)輛限界；車(chē)輛的長(zhǎng)度為16 430 mm，底架長(zhǎng)度為15 500 mm，定距為11 700 mm，車(chē)輛的最大寬度為2 740 mm，最大高度為2 280 mm；車(chē)鉤中心線距軌面高（空車(chē)） 880 mm；固定軸距為1 800 mm；車(chē)輪直徑為840 mm。

3 主要結(jié)構(gòu)及選型

該車(chē)主要由車(chē)體、制動(dòng)裝置、車(chē)鉤緩沖裝置及轉(zhuǎn)向架等部分組成[3]，見(jiàn)圖1。

圖1 地鐵線路維護(hù)專用軌道平車(chē)的結(jié)構(gòu)圖

3.1 車(chē)體

車(chē)體為全鋼焊接結(jié)構(gòu)，由底架、護(hù)欄及設(shè)備安裝座等部件組成，主要型鋼和板材為Q345NQR2 耐候鋼。

1） 底架。底架主要由中梁、側(cè)梁、枕梁、端梁、橫梁、小橫梁、縱向輔助梁、線槽、設(shè)備安裝梁及鋼地板等組焊而成。中梁采用兩根600 mm×200 mm×11 mm×17 mm 的H 型鋼制成魚(yú)腹梁，側(cè)梁采用240 mm×80 mm×9 mm 的熱軋槽鋼，橫梁采用單腹板工字型組焊結(jié)構(gòu)，小橫梁采用80 mm×43 mm×5 mm 的熱軋槽鋼，縱向輔助梁采用63 mm×63 mm×5 mm 的角鋼，線槽采用140 mm×100 mm×3 mm 和248 mm×100 mm×3 mm 的冷彎槽鋼，設(shè)備安裝梁采用100 mm×80 mm×6 mm 的冷彎槽鋼和80 mm×43 mm×5 mm 的熱軋槽鋼，二位端鋪設(shè)20 mm 鋼地板。前、后從板座與中梁鉚釘連接；采用防滑腳蹬、球面上心盤(pán)。底架上鋪設(shè)8 mm 厚的花紋地板。

2） 護(hù)欄。全車(chē)設(shè)有端部護(hù)欄和側(cè)面護(hù)欄。欄桿采用φ33mm×3mm 的無(wú)縫鋼管；側(cè)面欄桿下部設(shè)置有200 mm 高的鋁合金低墻板，低墻板的選用符合GB/T 3618—2006[4]，采用厚度為3 mm 的3 號(hào)鋁合金花紋板；端部護(hù)欄與側(cè)面護(hù)欄之間設(shè)置安全鐵鏈，便于作業(yè)人員區(qū)間乘降。

3） 設(shè)備安裝座。底架上部設(shè)置有發(fā)電機(jī)組、液壓泵站、工具箱、電氣及高空作業(yè)斗、操作臺(tái)等設(shè)備安裝座。其中，發(fā)電機(jī)組、液壓泵站、工具箱、電氣安裝座采用100 mm×48 mm×5.3 mm 的熱軋槽鋼；高空作業(yè)斗安裝座由50 mm 厚鋼板制成；操作臺(tái)安裝座采用20 mm 厚鋼板。

3.2 車(chē)鉤緩沖裝置

車(chē)鉤緩沖裝置符合TB/T 456.1—2019[5]及相關(guān)文件規(guī)定，采用13B 型上作用車(chē)鉤、13B 型鍛造鉤尾框（三孔）、合金鉤尾銷(xiāo)、MT-3 型緩沖器、含油尼龍鉤尾框托板磨耗板。

3.3 制動(dòng)裝置

制動(dòng)裝置滿足制動(dòng)主管壓力500 kPa 的要求，采用120 型空氣控制閥、直徑254 mm 的整體旋壓密封式制動(dòng)缸、不銹鋼嵌入式儲(chǔ)風(fēng)缸、ST2-250 型雙向閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器、B 級(jí)鋼手把的A 型不銹鋼球芯折角塞門(mén)、組合式集塵器、編織制動(dòng)軟管連接器、E 形密封圈、尼龍管卡墊；采用不銹鋼制動(dòng)管系，管系間采用不銹鋼法蘭。

手制動(dòng)裝置采用NSW 型手制動(dòng)機(jī)，手制動(dòng)機(jī)與車(chē)體間采用專用拉鉚釘或短尾拉鉚釘連接。

3.4 轉(zhuǎn)向架

該車(chē)采用構(gòu)架式焊接轉(zhuǎn)向架。構(gòu)架為H 形焊接一體式剛性結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)側(cè)梁、一個(gè)橫梁拼接成H形結(jié)構(gòu)，側(cè)梁、橫梁均為雙腹板箱型結(jié)構(gòu)，采用Q345NQR2、Q355B 等高強(qiáng)度耐候鋼。車(chē)軸采用符合TB/T 2945—1999《鐵道車(chē)輛用LZ50 鋼車(chē)軸及鋼坯技術(shù)條件》 規(guī)定的D 軸。車(chē)輪材質(zhì)為CL65 的φ840 mm 整體輾鋼。軸承采用國(guó)內(nèi)通用機(jī)車(chē)車(chē)輛軸承。軸箱減振裝置采用軸箱一系懸掛裝置和吊環(huán)式利諾爾減振裝置。軸箱導(dǎo)框采用由C 級(jí)鋼鑄造的輕型結(jié)構(gòu)和60Si2CrVAT 兩級(jí)剛度彈簧。采用雙作用彈性旁承、自潤(rùn)滑性能的球面心盤(pán)、導(dǎo)電式心盤(pán)磨耗盤(pán)。每臺(tái)轉(zhuǎn)向架分別設(shè)置一處軸箱接地裝置。

4 主要技術(shù)特點(diǎn)

1） 車(chē)體主要承載件采用Q345NQR2 耐候鋼，具有自重輕、耐蝕性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，延長(zhǎng)了車(chē)輛的使用壽命。

2） 設(shè)置有后續(xù)加裝設(shè)備的線槽及安裝座，解決了布線和設(shè)備安裝問(wèn)題，便于后期維護(hù)和保養(yǎng)。

3） 采用上作用車(chē)鉤，幅寬為車(chē)端全長(zhǎng)的車(chē)鉤提桿便于人員在車(chē)輛兩側(cè)進(jìn)行車(chē)輛連掛。

4） 該車(chē)的最大寬度為2 740 mm，最大高度為2 280 mm，裝用的構(gòu)架式焊接轉(zhuǎn)向架滿足地鐵限界的要求。轉(zhuǎn)向架側(cè)梁上設(shè)置有吊桿，相應(yīng)的車(chē)體枕梁處設(shè)置有吊座，吊桿和吊座連接方便，滿足用戶對(duì)車(chē)輛整車(chē)起吊的要求。

5 車(chē)體強(qiáng)度分析

5.1 載荷施加及評(píng)定依據(jù)

軌道平車(chē)計(jì)算載荷工況按照TB/T 1335—1996[6]《鐵道車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范》 （以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》） 進(jìn)行選取和施加，對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析計(jì)算時(shí)分別考慮拉伸工況（垂向靜載荷+垂向動(dòng)載荷+側(cè)向力+扭轉(zhuǎn)載荷+縱向拉伸力）、壓縮工況（垂向靜載荷+垂向動(dòng)載荷+側(cè)向力+扭轉(zhuǎn)載荷+縱向壓縮力）、工作裝置靜載工況、工作裝置作業(yè)工況、頂車(chē)工況（垂向靜載荷+頂車(chē)載荷）、抬車(chē)工況（垂向靜載荷+抬車(chē)載荷）、吊車(chē)工況（垂向靜載荷+吊車(chē)載荷）。

按照《規(guī)范》第9.5.2 條規(guī)定，在各工況下材料屬性參考表1，拉伸、壓縮、工作裝置靜載、工作裝置作業(yè)工況按第一工況許用應(yīng)力評(píng)定，頂車(chē)、抬車(chē)、吊車(chē)工況按材料屈服極限評(píng)定，底架垂直彎曲剛度根據(jù)《規(guī)范》8.3.3 條按承受集中載重的平車(chē)類(lèi)別選取撓跨比≤1/700 為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

表1 材料屬性匯總表

5.2 分析結(jié)果

拉伸工況：Q420NQR2材料的最大應(yīng)力為177 MPa，發(fā)生在前從板座與中梁腹板交接處，小于材料第一工況許用應(yīng)力；Q235A 材料的最大應(yīng)力為68 MPa，發(fā)生在側(cè)梁與枕梁下蓋板交接處，小于材料第一工況許用應(yīng)力；枕梁和大橫梁的應(yīng)力值較小。

壓縮工況：Q420NQR2材料的最大應(yīng)力為186 MPa，發(fā)生在后從板座與中梁腹板交接處，小于材料第一工況許用應(yīng)力；Q235A 材料的最大應(yīng)力為115 MPa，發(fā)生在側(cè)梁與枕梁下蓋板交接處，小于材料第一工況許用應(yīng)力；枕梁和大橫梁的應(yīng)力值較小。

工作裝置靜載工況：Q420NQR2 材料的最大應(yīng)力為106 MPa，發(fā)生在中梁魚(yú)腹處翼邊上，小于材料第一工況許用應(yīng)力；Q345NQR2 材料的最大應(yīng)力為102 MPa，發(fā)生在枕梁腹板上，小于材料第一工況許用應(yīng)力；Q235A 材料的最大應(yīng)力為96 MPa，發(fā)生在側(cè)梁與枕梁下蓋板交接處，小于材料第一工況許用應(yīng)力；其余區(qū)域應(yīng)力較小。

工作裝置作業(yè)工況：Q420NQR2 材料的最大應(yīng)力為123 MPa，發(fā)生在中梁魚(yú)腹處翼邊上，小于材料第一工況許用應(yīng)力；Q345NQR2 材料的最大應(yīng)力為117 MPa，發(fā)生在枕梁腹板上，小于材料第一工況許用應(yīng)力；Q235A 材料的最大應(yīng)力為113 MPa，發(fā)生在側(cè)梁與枕梁下蓋板交接處，小于材料第一工況許用應(yīng)力；其余區(qū)域應(yīng)力較小。

頂車(chē)工況：最大應(yīng)力為87 MPa，發(fā)生在側(cè)梁頂車(chē)位處，小于Q235A 材料235 MPa 的屈服強(qiáng)度，其余區(qū)域應(yīng)力較小。

抬車(chē)工況：最大應(yīng)力為262 MPa，發(fā)生在牽引梁抬車(chē)位處，小于Q420NQR2 材料420 MPa 的屈服強(qiáng)度；其余區(qū)域應(yīng)力較小。

吊車(chē)工況：最大應(yīng)力為114 MPa，發(fā)生在吊耳裝配位置處大橫梁腹板上，小于Q345NQR2 材料345 MPa 的屈服強(qiáng)度，其余區(qū)域應(yīng)力較小。

車(chē)體在垂向靜載荷作用下，中梁中部相對(duì)于心盤(pán)的垂向位移為6.519 mm，撓跨比為0.390/700，小于《規(guī)范》規(guī)定的1/700。

車(chē)體靜強(qiáng)度分析結(jié)果表明：該車(chē)車(chē)體靜強(qiáng)度、垂向彎曲剛度滿足TB/T 1335—1996 的相關(guān)規(guī)定。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有國(guó)鐵軌道平車(chē)在國(guó)內(nèi)地鐵線路適應(yīng)移植及改進(jìn)的探索與研制，該地鐵線路軌道平車(chē)已交付用戶使用，為地鐵線路施工、設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)作業(yè)提供了穩(wěn)定可靠的無(wú)動(dòng)力載具和解決方案。