地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車研制

高海軍， 徐照新， 時(shí)洪光

（中車山東機(jī)車車輛有限公司，濟(jì)南250000）

0 引 言

我國是名副其實(shí)的交通大國，其中城軌交通總里程突破6700 km，覆蓋40個(gè)城市，居于世界第一。目前地鐵處于高速建設(shè)階段，接觸網(wǎng)是構(gòu)成地鐵電氣化系統(tǒng)中的基本條件之一，接觸網(wǎng)的作業(yè)和維保是電力機(jī)車穩(wěn)定取流的必備條件，接觸網(wǎng)放線車是接觸網(wǎng)作業(yè)施工必備的工程車輛[1]。接觸網(wǎng)放線車可以實(shí)現(xiàn)承力索和接觸線的放線,并使之達(dá)到架設(shè)安裝規(guī)定位置,節(jié)省人力,提高工作效率，對保證地鐵高效運(yùn)行具有重要意義。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)接觸網(wǎng)放線車的廠家有金鷹重型工程機(jī)械有限公司、江蘇金創(chuàng)車輛有限公司、中車山東機(jī)車車輛有限公司、寶雞中車時(shí)代工程機(jī)械有限公司等[2]，通過對以上公司產(chǎn)品研究與對比分析，結(jié)合用戶需求，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有接觸網(wǎng)放線車存在的一些問題，主要包括：1）接觸網(wǎng)放線車功能單一，只有放線功能，不能滿足用戶架線作業(yè)的需求；2）在施工作業(yè)時(shí)需要與接觸網(wǎng)作業(yè)車配套使用，增加了地鐵公司的采購成本和作業(yè)施工人員的操作難度，特別是在隧道內(nèi)作業(yè)時(shí)，受空間限制，操作復(fù)雜；3）地鐵工程車輛使用的機(jī)械式抓軌器，操作過程繁瑣，耗費(fèi)時(shí)間較長，由于地鐵天窗時(shí)間僅有4 h，機(jī)械式抓軌器準(zhǔn)備時(shí)間至少需要30 min，算上拆卸時(shí)間，至少需要1 h，存在很大弊端。本文根據(jù)接觸網(wǎng)放線車存在的問題，基于用戶實(shí)際需求，提出可靠解決方案，研制出綜合型接觸網(wǎng)放線車，并成功應(yīng)用于濟(jì)南地鐵。

1 接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.1 接觸網(wǎng)懸掛類型

一般地鐵的地下區(qū)段，接觸網(wǎng)采用架空“П”型剛性懸掛。車輛段和停車場地面區(qū)段均采用全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛[3]。地下區(qū)段剛性懸掛與地面區(qū)段柔性懸掛之間設(shè)置剛?cè)徇^渡段。

1.2 一般接觸網(wǎng)懸掛組成“（見表1）

1.3 接觸網(wǎng)線材規(guī)格及張力（見表2）

1.4 接觸網(wǎng)系統(tǒng)電壓

表1 接觸網(wǎng)懸掛組成

接觸網(wǎng)系統(tǒng)額定電壓為DC1500 V，電壓范圍為DC1000 ～1800 V。

1.5 接觸線懸掛高度

1）在地下區(qū)段的剛性懸掛懸掛點(diǎn)處，接觸線距軌面的高度一般為4040 mm，最低高度不小于4000 mm[4]。

2）地面區(qū)段柔性懸掛懸掛點(diǎn)處接觸線距軌面的高度一般為5000 mm，最低高度不小于4400 mm（出入段線除外）；庫內(nèi)接觸線最高懸掛高度5300 mm。

2 整車方案介紹

結(jié)合地鐵用戶需求和接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，專為地鐵公司設(shè)計(jì)的地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車，主要功能是放線作業(yè)和架線作業(yè)，不必依賴與接觸網(wǎng)維修作業(yè)車編組使用，采用電動(dòng)抓軌器，有效節(jié)約作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間。在放線時(shí)依靠液壓系統(tǒng)使導(dǎo)線或承力索產(chǎn)生一定的張力，在架線時(shí)提供需要的張力，具備升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺，方便人員檢修，該車可用于電氣化鐵路接觸導(dǎo)線和承力索的架設(shè)及剛性懸掛匯流排維修、更換等各種施工作業(yè)。地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車本身不帶走行動(dòng)力，自帶作業(yè)動(dòng)力，可由機(jī)車牽引，如圖1所示。

圖1 地鐵綜合性接觸網(wǎng)放線車實(shí)物圖

2.1 基本結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)上文接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)完成綜合型接觸網(wǎng)放線車的主要結(jié)構(gòu)和功能。綜合型接觸網(wǎng)放線車主要由軌道平車、放線裝置、液壓系統(tǒng)、液壓升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺、緊線柱、抓軌器、護(hù)欄等組成，如圖2所示。

圖2 地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車方案圖

放線車主要技術(shù)參數(shù)：軌距為1435 mm；輪徑為840 mm；軸數(shù)為4軸；通過最小曲線半徑為100 m（適用于絕大多數(shù)線路）；車鉤中心距軌面高度為（880±10）mm；構(gòu)造速度為80 km/h。

放線裝置主要技術(shù)參數(shù)：放線張力為3000～10 000 N；放線臺位為3個(gè)（適用于不同規(guī)格線型）；線盤最大直徑為2500 mm（適合于常用線盤的安裝）。

作業(yè)平臺主要技術(shù)參數(shù)：最大工作高度（作業(yè)平臺的地板面至軌面）為4800 mm；最低工作高度（作業(yè)平臺的地板面至軌面）為2600～2800 mm。

緊線柱主要技術(shù)參數(shù)：緊線柱支撐臂最大高度（距軌面）為5000 mm；最大緊線張力為30 kN。

2.2 軌道平車

軌道平車由底架組成、車鉤緩沖裝置、風(fēng)制動(dòng)裝置、手制動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向架等部分組成。根據(jù)放線裝置、緊線柱和平臺的作業(yè)空間要求，采用17 m車身。

2.3 放線裝置

放線裝置主要由放線架、線盤軸、制動(dòng)器、液壓系統(tǒng)等部分組成[5]。放線裝置設(shè)計(jì)方案如圖3所示。

圖3 放線裝置方案圖

放線裝置的結(jié)構(gòu)材料、零部件采用高阻燃性或難燃材料制造。每個(gè)放線架上安裝有制動(dòng)器1套，使導(dǎo)線產(chǎn)生張力，放線架具有獨(dú)立的產(chǎn)生張力的液壓系統(tǒng)，且具有保壓功能，能滿足不同的放線作業(yè)工況的要求。每個(gè)放線架采用獨(dú)立的液壓系統(tǒng)回路，互不干擾，在其中1個(gè)或2個(gè)放線架出現(xiàn)故障時(shí)，仍可利用完好的放線架完成作業(yè)。放線裝置相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)，可以減少故障率。

2.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)為液壓升降作業(yè)平臺、緊線柱裝置、冷卻裝置提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)作業(yè)裝置共用1套液壓系統(tǒng)。整個(gè)作業(yè)機(jī)構(gòu)只允許一個(gè)一個(gè)地順序操作，液壓系統(tǒng)采取互鎖的模式，不允許同時(shí)操作2個(gè)以上機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

2.5 液壓升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺

液壓升降回轉(zhuǎn)作業(yè)平臺主要功能是為施工人員提供作業(yè)平臺，使施工人員方便完成換線、撥線、檢修和日常保養(yǎng)等功能。立柱為箱型焊接結(jié)構(gòu)，采用雙作用等速油缸，結(jié)構(gòu)可靠且承載力好。立柱側(cè)面設(shè)有上下平臺的梯子。平臺地板為花紋鋁板，欄桿可選擇固定式或者折疊式，下部設(shè)有圍板，可防止作業(yè)過程中的物件墜落。該車設(shè)有2套控制裝置，2套控制相互獨(dú)立，一套設(shè)于平臺上部，另一套設(shè)于平臺下部，方便作業(yè)人員操作，2套裝置通過轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換并互鎖，均可控制平臺的升降回轉(zhuǎn)。

接觸網(wǎng)維修作業(yè)高度為距離軌面4000～5000 m左右，作業(yè)范圍軌道中心上方，一般2～5 人/組作業(yè)。根據(jù)上述要求，設(shè)計(jì)平臺的技術(shù)參數(shù)：最大工作高度（作業(yè)平臺的地板面至軌面）為4800 mm；最低工作高度（作業(yè)平臺的地板面至軌面）為2800 mm；作業(yè)平臺回轉(zhuǎn)半徑為3300 mm左右；回轉(zhuǎn)角度各為120°；作業(yè)平臺前端載重為300 kg；作業(yè)平臺中心載重為1000 kg；作業(yè)平臺尺寸（長×寬）為4000 mm×1750 mm；護(hù)欄高（設(shè)有欄門，門有自鎖功能）滿足安全要求；設(shè)線支撐裝置（長×直徑）為1220 mm×140 mm；設(shè)線裝置（導(dǎo)線引導(dǎo)裝置）的撥線力≥1500 N；導(dǎo)線撥線范圍為±600 mm。

2.6 抓軌器

為了解決機(jī)械式抓軌器操作耗時(shí)過久，地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車采用自動(dòng)抓軌器。電動(dòng)抓軌器包括活動(dòng)桿、導(dǎo)向座和抓軌鉗，活動(dòng)桿采用電動(dòng)形式，設(shè)于導(dǎo)向座內(nèi)，抓軌鉗安裝在活動(dòng)桿的端部。自動(dòng)抓軌器能自動(dòng)將抓軌器與軌道相固定，傾翻機(jī)構(gòu)通過電氣控制相結(jié)合，在車體兩端、兩側(cè)位置共安裝4個(gè)抓軌器，并進(jìn)行了防傾覆計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)車體固定與傾翻互鎖，提高了工作效率和傾翻時(shí)的安全性能[6]，如圖4所示。

3 安全防護(hù)措施

1）緊線柱與液壓升降作業(yè)平臺作業(yè)方式采用互鎖的模式，只允許一個(gè)作業(yè)裝置工作，同時(shí)，同一作業(yè)裝置不允許2個(gè)以上機(jī)構(gòu)動(dòng)作，徹底保證作業(yè)安全；

2）在起升、回轉(zhuǎn)極限位置設(shè)有行程限位開關(guān)，防止超限位作業(yè)，確保平臺在設(shè)定區(qū)域內(nèi)起升、下降和回轉(zhuǎn)；

3）平臺上下2套控制設(shè)備上均設(shè)有緊急停止按鈕，當(dāng)拍下按鈕后，可以迅速切斷液壓油供給，使平臺停止動(dòng)作并保持原位；

4）當(dāng)液壓系統(tǒng)失靈時(shí)，使用備用手動(dòng)泵，為主油路提供液壓能，保障作業(yè)平臺可以恢復(fù)到復(fù)位狀態(tài)；

5）平臺回轉(zhuǎn)減速器上設(shè)有手動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，方便轉(zhuǎn)動(dòng)平臺，從而將平臺恢復(fù)到行車狀態(tài)；

圖4 電動(dòng)抓軌器

6）設(shè)有防傾覆安全防護(hù)裝置，在作業(yè)平臺上安裝傾角傳感器，當(dāng)軌道超高達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，作業(yè)平臺會(huì)報(bào)警提示并停止作業(yè)；

7）設(shè)有作業(yè)時(shí)行走報(bào)警功能，在作業(yè)平臺未復(fù)位情況下，車輛行走時(shí)會(huì)報(bào)警提示并將信號傳輸給機(jī)車；

8）立柱升降液壓回路設(shè)截止閥，在立柱液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能通過打開截止閥使立柱依靠自重下降而迅速復(fù)位；

9）整車設(shè)置有重聯(lián)功能，可與其它機(jī)車重聯(lián)，保證在自身動(dòng)力有故障時(shí)，可以通過外接電源實(shí)施作業(yè)；

10）車輛內(nèi)根據(jù)地鐵運(yùn)行安全的要求，設(shè)置有標(biāo)志信號燈和緊急放風(fēng)閥，保障緊急停車安全。

4 結(jié) 論

1）地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車集放線與架線功能一體，共用一套動(dòng)力單元，既節(jié)省空間和提高資源利用率，又方便操作；2）地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車代替?zhèn)鹘y(tǒng)接觸網(wǎng)作業(yè)車與接觸網(wǎng)放線車聯(lián)掛使用，大大降低了客戶的采購成本，提高了產(chǎn)品的競爭力，減少浪費(fèi)，符合精益研發(fā)的要求；3）使用電動(dòng)抓軌器，極大縮短了作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間，提高了作業(yè)效率；4）地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車具有可靠的多重安全防護(hù)措施，可以為施工作業(yè)提供安全保障。