一種光纜引接通信車(chē)總體設(shè)計(jì)

［韋海波 甘泉 蒙志雄］

1 引言

光纜引接通信車(chē)用于機(jī)動(dòng)通信節(jié)點(diǎn)快速接入場(chǎng)景，在較為復(fù)雜路況中按照車(chē)速快速布纜、收纜；同時(shí)還具備光纜快速熔接維修、被復(fù)線和SDH 光接入、網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)匯聚、無(wú)線光中繼傳輸?shù)裙δ躘1-2]。通過(guò)綜合運(yùn)用引接車(chē)各項(xiàng)功能有效提升系統(tǒng)通信保障能力。

2 結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)

2.1 主要功能及技術(shù)指標(biāo)要求

載車(chē)要求選用二類(lèi)越野底盤(pán)，整車(chē)符合GB146.1-1983《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界》和GB1589-2016《汽車(chē)、掛車(chē)及汽車(chē)列車(chē)外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》，可在三級(jí)公路及硬戈壁上行駛。加裝空調(diào)及取暖設(shè)施，具有良好的隔熱、防塵功能，機(jī)柜及設(shè)備采用減震及加固措施，符合機(jī)動(dòng)運(yùn)輸要求。

2.2 車(chē)輛的選用及改裝

該車(chē)輛要求長(zhǎng)時(shí)間在戈壁沙漠中行駛，工作條件比較惡劣。選用陜汽SX2153B（6×6）型越野汽車(chē)二類(lèi)底盤(pán)作為承載底盤(pán)，底盤(pán)主要性能參數(shù)如表1 所示，并在原有底盤(pán)上進(jìn)行如下改裝：

表1 SX2153B（6×6）型底盤(pán)性能參數(shù)表

（a）加裝自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)：底盤(pán)中、后部分別設(shè)置4個(gè)10T 支撐力的千斤頂，左右對(duì)稱(chēng)；

（b）加裝ABS 制動(dòng)防抱死系統(tǒng)；

（c）底盤(pán)需配置4 套擋泥板，分別安裝于底盤(pán)后部輪胎大梁兩側(cè)；

（d）將原車(chē)12.00-20 普通輪胎更換為12.5R20 越野子午線輪胎；

（e）在底盤(pán)大梁上增加運(yùn)載平臺(tái)以便方艙安裝，平臺(tái)平面距輪胎上沿距離不小于200 mm，采用鋼結(jié)構(gòu)與底盤(pán)大梁用U 型螺栓牢固相連。

2.3 方艙結(jié)構(gòu)

方艙作為設(shè)備裝載和人員工作的空間，艙體由復(fù)合板片、角件和包角組成，艙頂噴防滑漆，具有保溫、密封等性能。

方艙板片采用夾芯復(fù)合大板制作技術(shù)，板片骨架主要由優(yōu)質(zhì)鋼方管焊接而成，板片厚度約為50 mm，外、內(nèi)蒙板采用防銹鋁板制作、板片中間填充硬質(zhì)聚氨脂泡沫、板片結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示。

圖1 板片結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1 可見(jiàn)，為了阻止內(nèi)、外蒙板間通過(guò)鋼質(zhì)方管傳遞熱量，在內(nèi)蒙板與鋼方管間墊有6 mm 厚的PVC 發(fā)泡板，作為斷熱橋。采用這種工藝制作的板片，表面平整、美觀，每平方米表面不平度不大于2 mm；聚氨脂發(fā)泡材料厚度均勻、填充飽滿、粘接牢固；具有較高的載荷比；熱傳導(dǎo)系數(shù)不大于1.5 W/m2·℃。板片合攏時(shí)，為保證板片之間連接強(qiáng)度，板片與板片的內(nèi)、外包邊均采用鋁型材包邊，采用膠接加鉚接的方式，起到緊固、密封和裝飾的作用。板片合攏的結(jié)構(gòu)形式如圖2 所示。

圖2 板片合攏結(jié)構(gòu)示意圖

采用以上工藝制作的板片，能保證艙體的外形尺寸，滿足艙體承載的性能要求。

2.4 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及布局

收放纜通信車(chē)按布局劃分，車(chē)內(nèi)部分和車(chē)外部分。

車(chē)外部分包括：陜汽SX2153B 底盤(pán)、運(yùn)載平臺(tái)、柴油發(fā)電機(jī)、空調(diào)、方艙、千斤頂、天線升降桿、北斗天線、無(wú)線光天線、柴油發(fā)電機(jī)等。

車(chē)內(nèi)部分包括：通信機(jī)柜、線纜架、通信設(shè)備、收放纜設(shè)備、工作平臺(tái)，航空座椅等。

3 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則和要求：在保證系統(tǒng)功能完成的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮質(zhì)心位置和人機(jī)工程，使引接車(chē)布局合理、美觀大方、操作方便、乘座舒適[3]。

3.1 車(chē)外部分

車(chē)外部分布如圖3 所示。

圖3 車(chē)外布局圖

艙體前壁上部安裝兩臺(tái)4 kW 一體管道式空調(diào)，空調(diào)機(jī)的送、回風(fēng)口與艙內(nèi)的頂部設(shè)有半包圍結(jié)構(gòu)的風(fēng)道形成通風(fēng)回路，為艙內(nèi)隨乘人員提供一個(gè)舒適的工作環(huán)境。

艙體前壁下部安裝柴油發(fā)電機(jī)，與蓄電池組、逆變電源等組成一套供配電系統(tǒng)，為整車(chē)系統(tǒng)提供工作需要的直流電和交流電。

車(chē)輛調(diào)平機(jī)構(gòu)采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，包括自動(dòng)感應(yīng)調(diào)平控制單元及4 個(gè)位于運(yùn)載平臺(tái)四角的液壓千斤頂，在車(chē)輛停止?fàn)顟B(tài)下使方艙高效調(diào)平，以保證無(wú)線光通信天線快速對(duì)準(zhǔn)。

在方艙的側(cè)面設(shè)計(jì)折疊式登頂梯，方艙尾部設(shè)計(jì)抽拉式登艙梯，以便操作人員上下平臺(tái)，梯子能承受1.8 kN 載荷，保證人員的安全。

艙體后壁左側(cè)安裝1 根10 m 電動(dòng)升降桿。電動(dòng)升降桿固定在方艙后壁及副車(chē)架上，天線桿上部安裝無(wú)線光通信天線。

3.2 車(chē)內(nèi)部分

車(chē)內(nèi)布局如圖4 所示。

圖4 車(chē)內(nèi)布局圖

方艙內(nèi)部左前方安裝工作臺(tái)，工作臺(tái)面放置固定電話機(jī)、隨車(chē)電腦等設(shè)備。艙內(nèi)設(shè)置兩個(gè)航空座椅，座椅俯仰、位移均可調(diào)節(jié)，保證隨車(chē)人員設(shè)備操作的便利性及乘坐的舒適性。

方艙右前方安裝一個(gè)19 英寸32U 通信機(jī)柜，機(jī)柜的底部及后壁均安裝有減震器，緩和了車(chē)輛行進(jìn)中帶來(lái)的沖擊和振動(dòng)，有效的保護(hù)了機(jī)柜內(nèi)部的通信設(shè)備。

右前方與左后方（略）安裝有線纜架，下部分用于存放線纜，上部分用于存放車(chē)內(nèi)附件。

右后方安裝線纜引接設(shè)備，引接設(shè)備主要功能是按照車(chē)速快速布纜、收纜。

3.3 人機(jī)工程設(shè)計(jì)

為滿足艙內(nèi)外設(shè)備安裝維修方便及人機(jī)工程要求，對(duì)整車(chē)各結(jié)構(gòu)安裝進(jìn)行可達(dá)性設(shè)計(jì)。各孔口罩在艙內(nèi)安裝位置均考慮在隱蔽的同時(shí)具有維修拆卸方便性，天線、天線箱、附件箱等設(shè)備使用拆裝互不干涉，整車(chē)四周安裝設(shè)備盡量靠近人體易接觸位置安裝，方便人員操作。

在整車(chē)設(shè)備布局上，盡量做到人員操作的舒適性，工作臺(tái)上設(shè)備安裝位置與座椅間距充分考慮人機(jī)工程性；側(cè)窗高度滿足人員視角要求。

艙體壁板采用聚氨酯泡沫復(fù)合板制作，聚氨酯泡沫材料具有比較均勻的泡孔結(jié)構(gòu)，并具有較好的吸隔聲性能、阻燃性等。

4 主要分析計(jì)算

4.1 質(zhì)心位置計(jì)算

經(jīng)測(cè)量，結(jié)果如表2 所示。

表2 整車(chē)計(jì)算

（1）整車(chē)縱向質(zhì)心位置

（2）整車(chē)橫向質(zhì)心位置

（此為距對(duì)稱(chēng)中心右偏量）

（3）整車(chē)質(zhì)心高度

（距地面）

其中，W 為總質(zhì)量，X 為縱向質(zhì)心位置，Y 為橫向質(zhì)心位置，Z 為質(zhì)心高度。

通信車(chē)質(zhì)心位置計(jì)算為：距前軸向后3 034 mm，距對(duì)稱(chēng)中心向右16.8 mm，距地面高度1 182 mm，滿足裝車(chē)要求。

4.2 軸荷分配計(jì)算

根據(jù)SX2153B 型底盤(pán)戰(zhàn)術(shù)要求,前橋負(fù)荷不大于5 500 kg，后橋負(fù)荷不大于9 500 kg。

中后橋負(fù)荷由公式（1）計(jì)算為9 480 Kg，未超過(guò)原底盤(pán)后橋最大允許總質(zhì)量9 500 kg，滿足負(fù)荷要求。

其中，L 為軸距。

前橋負(fù)荷由公式（2）計(jì)算為5 315 Kg，未超過(guò)原底盤(pán)前橋最大允許總質(zhì)量5 500 kg，滿足負(fù)荷要求。

根據(jù)GB7258-2004[4]的規(guī)定：“機(jī)動(dòng)車(chē)在空載和滿載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向軸軸荷（或轉(zhuǎn)向輪輪荷）與該車(chē)整備質(zhì)量和最大允許總質(zhì)量的比值不允許小于20%?！?/p>

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，通信車(chē)軸荷分配符合要求。

4.3 穩(wěn)定性計(jì)算

（1）橫向穩(wěn)定性計(jì)算

①檢驗(yàn)方法：

根據(jù)GB7258-2004[4]的規(guī)定：“車(chē)輛在空載、靜態(tài)狀態(tài)下，向左側(cè)和右側(cè)傾斜的最大側(cè)傾穩(wěn)定角不得小于30°”。側(cè)傾穩(wěn)定角θ 按下式（4）計(jì)算：

其中，B=2 058 mm 為兩后輪輪距，H 為質(zhì)心高度，C 為質(zhì)心偏離程度，由公式（4）可知，計(jì)算側(cè)傾角θ 為35.7°，滿足標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。

②檢驗(yàn)方法：

按照汽車(chē)力學(xué)理論，在坡道上靜止時(shí)不側(cè)滑側(cè)翻時(shí)，應(yīng)滿足公式（5）中的條件。

其中φ 為道路附著系數(shù)，通常取為0.6，計(jì)算結(jié)果約為0.85 ＞0.6，滿足汽車(chē)在坡道上靜止時(shí)不側(cè)滑側(cè)翻要求。

③檢驗(yàn)方法：

按照汽車(chē)力學(xué)理論，在水平路面上以等速等半徑轉(zhuǎn)向時(shí)不側(cè)滑側(cè)翻時(shí)，應(yīng)滿足公式（6）要求。

計(jì)算結(jié)果約為1.45 ＞0.6，滿足汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)防側(cè)滑側(cè)翻要求。

（2）縱向穩(wěn)定性計(jì)算

①檢驗(yàn)方法：

由公式（7）（8）計(jì)算車(chē)輛在16°坡度（按底盤(pán)最大坡度50%計(jì)算）上行駛時(shí)軸荷分布校核，經(jīng)計(jì)算得：

式中：X—為質(zhì)心與前軸的水平距離；

H—為質(zhì)心高度；

L—為軸距；

G—為汽車(chē)總重量。

根據(jù)GB7258-2004[4]的規(guī)定：“機(jī)動(dòng)車(chē)在空載和滿載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向軸軸荷（或轉(zhuǎn)向輪輪荷）與該車(chē)整備質(zhì)量和最大允許總質(zhì)量的比值不允許小于20%。”

由公式（9）計(jì)算可知，該車(chē)整備質(zhì)量和最大允許總質(zhì)量的比值為35.7%，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

②檢驗(yàn)方法：

按照汽車(chē)力學(xué)理論，低速上坡不翻車(chē)或滑移的條件為：

式中：b—質(zhì)心到后軸的距離；

H—質(zhì)心高度；

Φ —地面附著系數(shù)，通常取0.6。

計(jì)算結(jié)果約為0.85 ＞0.6。

③檢驗(yàn)方法：

按照汽車(chē)力學(xué)理論，下陡坡緊急制動(dòng)不向前翻的的條件為：

其中a 為質(zhì)心到前軸的距離。

計(jì)算結(jié)果約為1.45 ＞0.6。

最終經(jīng)計(jì)算得總質(zhì)量14 795 kg，質(zhì)心位置為縱向質(zhì)心位置3 034 mm，橫向質(zhì)心位置中心偏右16.8 mm，質(zhì)心高度（距底角件面）1 182 mm。總質(zhì)量、質(zhì)心高度及軸荷分布滿足底盤(pán)參數(shù)要求，整車(chē)穩(wěn)定性較好，滿足車(chē)輛安全行駛的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

光纜引接車(chē)底盤(pán)選型中充分考慮了運(yùn)載車(chē)輛的外形尺寸、載重能力、越野通過(guò)性、可靠性等因素。方艙制造運(yùn)用成熟可靠的制作工藝；車(chē)輛改裝符合人機(jī)工程學(xué)要求，既考慮到人機(jī)功能的正常發(fā)揮，又照顧設(shè)備的布局合理、美觀整潔。另外，通過(guò)分析計(jì)算，保證車(chē)輛行進(jìn)的穩(wěn)定性及安全性，使任務(wù)系統(tǒng)在不同的地貌狀況中能正常工作。