出口泰國的米軌機車車體設計

李月娟 謝經廣 王龍

摘 要： 本文介紹了一種出口泰國的米軌機車車體的總體布置、設計特點及仿真試驗情況。

關鍵詞： 米軌；車體設計；結構特點

1 前言

該米軌機車是我公司為適應泰國干線運輸而研制的一種交流傳動米軌貨運內燃機車。其裝車功率2380kW，最大運行速度100km/h。該車車體的設計充分考慮了相應的技術規范及泰國多雨潮濕等特殊自然環境。

2 車體概述

該機車車體采用內走廊側壁桁架式承載結構。機車兩端各設一個司機室。以六道間壁將車體分成七個室，分別為司機室Ⅰ、電氣室、主發室、動力室、冷卻室、輔助室和司機室Ⅱ。為便利機車設備的組裝及拆卸，在電氣室、主發室、動力室、輔助室車頂上設置了可拆卸的頂蓋，冷卻室設置了可移除的通風窗。在動力室車頂部位裝有兩根可拆彎梁，便于柴油發電機組的整體吊裝。車體總體布置如圖1所示。

3 車體主要部件及特點介紹

3.1 司機室

司機室為整體焊接結構，外形簡潔大方。為保護司乘人員在碰撞事件中免受傷害，司機室前端進行了防撞設計。為提高司機室的隔熱、隔音性能，采用雙間壁、雙層頂設計。

司機室內設備的布置、色彩的選取符合人機工程原理，滿足UIC標準。該室給司乘人員提供一個安全、可靠、舒適、整潔明亮、色調和諧、視野開闊、儀表監視直觀的條件；并且便于司機操作和日常的檢查維修。司機室內非金屬材料符合無毒、低鹵、阻燃的要求。內部裝飾及降噪材料均為阻燃、不危害人體健康和環境的類型。

3.2 車架

車架主要由前后端部、左右側梁、旁承梁、柴油機及主發電機支撐梁、各間壁橫梁、設備安裝梁、風道裝配、排污裝置和蓋板等組成。其中車架左右側梁前后設有牽引拉桿座，用以與轉向架牽引桿相連，達到傳遞牽引力、制動力的作用。牽引拉桿座上設有吊車筒和架車座，供起吊機車和架車用。在車架端部兩側設有救援吊車筒，供緊急救援用。車架前、后端部設有牽引梁，梁內裝有牽引緩沖裝置。

此外由于柴油機與主發電機為剛性連接，兩者共有十個彈性支撐點。十點支撐跨度大，位置精度要求高，故對該處的支撐結構設計及制造工藝要求很高，最終采取了獨立支撐座并看可根據制作公差對支撐面進行合理加工。機車總組裝完成后的各項試驗證明這種十點支撐新結構的研制是成功的，完全達到預期效果。

3.3車體通風設施

機車上需要通風的設備較多，根據設備用風仿真分析計算結果進行了相應通風設施的布置。需要布置通風設施的室有電機室、動力室、冷卻室和輔助室。

電機室為集中進風室。柴油機、主發電機，冷卻塔及前架通風機及電阻制都從該室吸風，故在電機室的車體側壁和車頂側壁均布置了進風窗，同時為避免雨水大量進入，窗的類型選為機械分離式濾清器；電阻制動的進風口對應了在側壁上布置的網狀通風窗，其出風口處布置了出風道，并布置了防雨型瓦楞窗。

主發電機和柴油機的散熱都集中在動力室，主發電機的出風口也在動力室，對此在該室車體側壁布置了機械分離式濾清器，車頂側壁上左右兩側各布置了一臺軸流式通風機來排出室內的熱量。

冷卻室布置有后轉向架通風機，結合該室的通風要求車體側壁兩側布置了大面積的網狀通風窗。

輔助室的用風設備是輔助變流柜。在輔助室的兩側壁上布置機械分離式濾清器來滿足其進風要求，通過變流柜自身冷卻循環系統，最終從車頂固定式百葉窗排出。

3.4 車體防腐的措施

由于當地為熱帶多雨環境，故機車防腐尤為重要。其車體材質采用高耐候鋼。

在防水方面，所有門、窗和頂蓋均做好密封；除冷卻室外，其它需要進風的室均采用機械分離式濾清器，該裝置的濾水能力達90%以上；針對冷卻室進水較多的情況，將冷卻室和相鄰室的車架蓋板均采用對接方式并焊縫打磨平整，間壁與車架連接處焊后用密封膠抹平，從而有效避免積水和存水。在排水方面，將冷卻室蓋板上增加排水口；在機械分離式濾清器下方布置接水盤和排水管將聚集的水排出車外。

3.5 車體前端的防撞設計

由于當地鐵路平交道口較多，與來往車輛或動物相撞的幾率較大，為更好地保護司乘人員的安全及降低碰撞后損害，進行了防撞結構設計。司機室前端設計了防撞墻，在其前端蒙皮采用10mm厚鋼板；車架兩端設有防爬結構，在機車發生碰撞時，通過防爬齒板相互咬合，使碰撞載荷能夠直接傳遞到機車上；對排障器進行了結構優化，并在車架端板處布置了支撐架。

3.6 司機室噪音的控制

為滿足客戶對噪音的要求，車體在車體結構方面采取了多項措施：1.司機室間壁加厚到160mm；2.對司機室各接口及搭接部位進行密封；3.對兩個司機室、輔助室、動力室、電機室及電氣室進行了最大程度的內裝。在機車設備方面，對司機室內發生的設備都提出了較低的噪音要求，對個別設備（如后轉向架牽引電機通風機、交流輔助發電機）提出了新的噪音指標；對主要聲源—柴油機配備了消音器。

內裝采用的隔音降噪材料中引入了新材料（阻尼隔音墊、吸音板），在材料的使用過程中采取用三種組合結構代替常規的單一超細玻璃棉，即阻尼隔音墊、吸音板和超細玻璃棉。

用戶對首兩臺機車進行了噪音測試，各項指標均達到預期要求。

4 車體的主要試驗—車體靜強度試驗

為驗證車體的強度及剛度是否滿足設計要求（見表2），在設計階段利用有限元分析軟件ANSYS進行了多次計算和結構變更，計算結果可滿足技術要求。

在車體結構制作階段，對車體再次驗證，進行了車體靜強度試驗。試驗方法參照TB/T2451-1995《內燃、電力機車車體靜強度試驗方法》進行。計算工況及加載值見表2。

其中車體載荷指車體自重、運用整備重量與車上設備重量之和。

根據試驗要求按照試驗方法完成了試驗。試驗結果如下：縱向拉伸、縱向壓縮、救援試驗工況中各應力測點的應力值均小于其位置的材料屈服應力，垂向試驗工況中各應力測點的應力值均小于其位置的0.6倍材料屈服應力；在1倍的垂直載荷時，整車最大撓度3mm；在1.3倍的垂直載荷時，整車最大撓度5mm；在2倍的垂直載荷時，整車最大撓度8mm。由此可見，該車的強度和剛度均滿足設計要求。

5 結語

該車車體嚴格按照泰方及相關標準的要求進行設計和制作。該機車簡潔大方的外觀、符合人機工程學的的司機室、操作臺的合理布置，得到了泰方驗收人員的一致好評。該車的成功研制豐富了機車產品系列，為后續車體設計和制造積累了寶貴經驗。

參考文獻

[1]出口泰國SDA3型機車車體架靜強度試驗報告.2014.2.20.

[2]卓文俊，張志剛，黎煥先.中小功率調車機車低成本輕量化車體設計[J].內燃機車，2013，（6）.