雙模式運行系統在接觸網檢修作業車上的應用與解析

李建

蘇州市軌道交通集團有限公司運營分公司，江蘇蘇州 215000

1 作業車雙模式運行系統介紹

80 公里/小時接觸網檢修作業車（以下簡稱“作業車”）是接觸網維護、拆裝和搶修的專業設備。作業車的雙模操作系統由液壓傳動和液力傳動實現，可以驅動作業車以80 公里/小時的速度運行，并以0-10 公里/小時的低速和恒速運行。

作業車采用的是MAN D2842 LE606 型柴油機，柴油機裝車功率662 kW，額定轉速2 100 r/min，采用電控機械驅動泵油嘴。其主要結構型式為四沖程、V 型、水冷、渦輪增壓、增壓空氣中間冷卻。采用EDC電子控制注入，具有功率自動補償和自我保護功能。柴油機可實現內部診斷。與柴油機匹配的液壓變速箱為德國福伊特T312BRE 型變速箱。此變速箱能自動適應大部分行駛阻力范圍內的線路變化，形成無級牽引速度特性，液壓傳動效率高于90%。

換檔過程中牽引力未被切斷，柴油機與驅動裝置之間可以消除振動沖擊，起動性能平穩，磨損較小，起動性能良好。T312BRE 變速箱具有電子監控、故障診斷和運行數據記錄系統，維護成本低。在高里程、高負荷運行條件下，運行成本低，使用壽命長。柴油機輸出端至變速箱、變速箱至高速軸齒輪箱、高速軸齒輪箱至低速軸齒輪箱的三個萬向軸法蘭直徑為225 mm。柴油機自由端萬向軸法蘭直徑為180mm。低速軸齒輪箱與高速軸齒輪箱之間的萬向軸的仰角為1.62 度，柴油機自由端的萬向軸水平放置。變速箱與高速軸齒輪箱之間的萬向軸的高度為2.405度，柴油機與變速箱之間的萬向軸的高度為0.768 度。

作業車變速箱分為輸出端和自由端。輸出端分配器內安裝有兩臺液壓泵，主要用于冷卻裝置液壓系統的動力；自由端分配器內安裝有三臺液壓泵，分別用于低速操作、車體支撐鎖緊裝置和操作設備的動力。本車配備兩套相同的變速箱，每套車軸變速箱分為高速變速箱和低速變速箱兩種。在高速牽引運行的情況下，變速箱從液壓傳動箱獲得動力，減速后通過高速變速箱的一檔分配動力。動力傳遞方向改變后，動力傳遞到輪軸上；另一種方式直接傳給低速變速箱，變速箱在改變動力傳遞方向后傳給另一輪軸，為列車車輪提供驅動力矩。在低速工況下，變速箱從液壓馬達獲得動力，減速后通過低速變速箱一檔分配動力。動力傳遞的方向是一個方向改變，然后傳遞到輪軸；另一個方向直接傳遞到高速齒輪箱，然后傳遞動力傳遞方向到另一個輪軸，后者為車輪提供驅動力矩。

2 作業車運行系統傳動鏈分析

作業車第一端的動力系統實現車輛的高速運行或低速運行功能，并為第一端的冷卻裝置提供動力；第二端的動力系統實現車輛的高速運行，為第二端的冷卻裝置提供動力。這兩個動力系統可以獨立工作，也可以同時輸出動力。圖1 為車輛第一端傳動系統的布置示意圖，圖2為車輛第二端傳動系統的布置示意圖。

圖1 Ⅰ端傳動系統布置簡圖

圖2 Ⅱ端傳動系統布置簡圖

高速牽引運行時，動力系統第Ⅰ端和第Ⅱ端的輸電相同。柴油機輸出端輸出的動力通過萬向節軸傳遞到液壓傳動箱的輸入法蘭，然后通過萬向節軸從液壓傳動箱的輸出法蘭傳遞到軸齒輪箱，每個轉向架上有兩個軸齒輪箱。動力傳遞順序如下：主柴油機輸出端輸出法蘭→聯軸器→萬向軸→傳動箱→萬向軸→高速車軸齒輪箱（輪對）→萬向軸→低速車軸齒輪箱→輪對。低速運轉時，第Ⅰ端柴油機工作，第Ⅱ端柴油機停止，第Ⅰ、Ⅱ端液壓傳動箱不工作。第Ⅰ端柴油機以1500 r/min 或1800 r/min穩定運行，車輛進入低速運行模式。低速軸齒輪箱上的離合器接合，柴油機的自由端通過萬向軸將動力輸入變速箱，變速箱上安裝有低速液壓泵。液壓泵驅動低速軸齒輪箱，液壓馬達分別安裝在第Ⅰ端和第Ⅱ端的轉向架上。動力系統的動力傳遞順序如下：Ⅰ端主柴油機自由端輸出法蘭→聯軸器→萬向軸→分動箱→作業走行用液壓泵→驅動低速走行用馬達→離合器→馬達帶動低速車軸齒輪箱里的齒輪→輪對→高速車軸齒輪箱→輪對。

當車輛低速行駛時，它通過液壓系統提供驅動力并控制車輛的行駛速度。根據車輛運行的要求，低速運行的液壓系統應能實現0-10 公里/小時的低速和恒速運行。車輛低速行駛液壓系統為閉式液壓系統，由一臺電控軸向活塞變量液壓泵、兩臺低速大扭矩徑向活塞定量液壓馬達和多個液壓附件（包括電子控制部件）組成。低速行走液壓泵安裝在與柴油機自由端相連的分動箱上。液壓馬達安裝在Ⅰ、Ⅱ端轉向架低速軸齒輪箱上。

3 作業車運行系統單機牽引能力分析

按照整車運行性能的設計要求，作業車動力傳動系統能夠滿足作業車牽引55 t 重量，在平直的線路上，最高運行速度為80 km/h，剩余加速度為0.05 m/s 。作業車在平直道上自運行的最高速度為100 km/h，啟動牽引力為124 kN，持續牽引力為87 kN，持續速度為31 km/h。圖3作業車預期牽引特性曲線。

圖3 作業車預期牽引特性曲線

車輛上的T312BRE 液壓傳動箱具有液壓制動功能，能滿足車輛在長下坡時的恒速運行。液壓制動的最大制動力為88 千牛，最大制動功率為800 千瓦。液壓制動可應用于制動曲線所包圍的區域內的車輛。

圖4 作業車液力制動特性曲線

圖5 所示為作業車低恒速作業運行時的牽引特性曲線，由預期牽引特性曲線可以看出，作業車在牽引50 t 工況下能夠滿足最大10 km/h 的運行速度，且能夠通過33%的坡道。

圖5 作業車低恒速作業牽引特性曲線

4 作業車雙模式運行系統的切換及安全聯鎖

在高速牽引和低速運行兩種運行模式下，運行車輛能自動切換和聯鎖。當工況發生變化時，只需操作司機室控制臺上的工況開關，兩種工況可通過程序控制自動切換。在高速牽引運行條件下，與低速運行條件有關的工作機械就位，工作平臺和高空斗鎖定，天窗頂棚關閉，車身支撐鎖定裝置解鎖，軸齒輪箱離合器分離等。只有當上述低速運行信號全部到位后，作業車輛才能進入高速牽引運行狀態，與低速運行有關的機構不得采取任何行動。

低速運行時，車體支撐鎖緊裝置與運行設備聯鎖，軸齒輪箱離合器接合，車體支撐鎖緊裝置和離合器接合信號均到位，車輛進入低速運行運行狀態。低速運行時，車體支撐鎖緊裝置和車軸齒輪箱離合器不應解鎖。

5 結語

通過結合80km/h 接觸網檢修作業車的功能結構，介紹了雙模運行系統、動力線路和單機運行牽引能力的組成，分析了兩種工況下雙模運行系統的切換和安全聯鎖。闡述了雙模運行系統在作業車上的成功應用。該操作系統可促進接觸網作業車在高速鐵路、地鐵輕軌接觸網設備檢修和搶修中的推廣應用。