地鐵線路維護專用軌道平車的研制

楊紅娟

（中車太原機車車輛有限公司，山西 太原 030027）

目前，鐵路線路設施維護及施工作業中的專用平車主要為N30 型軌道平車和NX70 型共用平車（接觸網維護用）[1]，這兩種車型的寬度依據國鐵標準軌距鐵路行車所需的幾何空間設計，均不能滿足地鐵線路車輛限界[2]的要求。為了滿足地鐵線路施工以及維修部門維護保養地鐵線路設施的需要，需要借鑒國鐵平車的現有結構研發一種地鐵線路專用軌道平車。

1 主要用途

該車的載重為30 t，經動力車牽引在1 435 mm標準軌距的地鐵線路上使用。根據線路養護施工的差異化需求，可以在車體上部平板區域配置高空作業斗或隨車起重機等作業機構及發電機組、液壓泵站等輔助設備。該車主要用于地鐵線路站場、線路的接觸網和線路側邊聲屏障等設施的維護保養、安裝調整等施工作業。

2 主要技術參數

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

3 主要結構及選型

該車主要由車體、制動裝置、車鉤緩沖裝置及轉向架等部分組成[3]，見圖1。

圖1 地鐵線路維護專用軌道平車的結構圖

3.1 車體

車體為全鋼焊接結構，由底架、護欄及設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、側梁、枕梁、端梁、橫梁、小橫梁、縱向輔助梁、線槽、設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 型鋼制成魚腹梁，側梁采用240 mm×80 mm×9 mm 的熱軋槽鋼，橫梁采用單腹板工字型組焊結構，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。底架上鋪設8 mm 厚的花紋地板。

2） 護欄。全車設有端部護欄和側面護欄。欄桿采用φ33mm×3mm 的無縫鋼管；側面欄桿下部設置有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 號鋁合金花紋板；端部護欄與側面護欄之間設置安全鐵鏈，便于作業人員區間乘降。

3） 設備安裝座。底架上部設置有發電機組、液壓泵站、工具箱、電氣及高空作業斗、操作臺等設備安裝座。其中，發電機組、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；高空作業斗安裝座由50 mm 厚鋼板制成；操作臺安裝座采用20 mm 厚鋼板。

3.2 車鉤緩沖裝置

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

3.3 制動裝置

制動裝置滿足制動主管壓力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缸、不銹鋼嵌入式儲風缸、ST2-250 型雙向閘瓦間隙自動調整器、B 級鋼手把的A 型不銹鋼球芯折角塞門、組合式集塵器、編織制動軟管連接器、E 形密封圈、尼龍管卡墊；采用不銹鋼制動管系，管系間采用不銹鋼法蘭。

手制動裝置采用NSW 型手制動機，手制動機與車體間采用專用拉鉚釘或短尾拉鉚釘連接。

3.4 轉向架

該車采用構架式焊接轉向架。構架為H 形焊接一體式剛性結構，由兩個側梁、一個橫梁拼接成H形結構，側梁、橫梁均為雙腹板箱型結構，采用Q345NQR2、Q355B 等高強度耐候鋼。車軸采用符合TB/T 2945—1999《鐵道車輛用LZ50 鋼車軸及鋼坯技術條件》 規定的D 軸。車輪材質為CL65 的φ840 mm 整體輾鋼。軸承采用國內通用機車車輛軸承。軸箱減振裝置采用軸箱一系懸掛裝置和吊環式利諾爾減振裝置。軸箱導框采用由C 級鋼鑄造的輕型結構和60Si2CrVAT 兩級剛度彈簧。采用雙作用彈性旁承、自潤滑性能的球面心盤、導電式心盤磨耗盤。每臺轉向架分別設置一處軸箱接地裝置。

4 主要技術特點

1） 車體主要承載件采用Q345NQR2 耐候鋼，具有自重輕、耐蝕性好、成本低等優點，延長了車輛的使用壽命。

2） 設置有后續加裝設備的線槽及安裝座，解決了布線和設備安裝問題，便于后期維護和保養。

3） 采用上作用車鉤，幅寬為車端全長的車鉤提桿便于人員在車輛兩側進行車輛連掛。

4） 該車的最大寬度為2 740 mm，最大高度為2 280 mm，裝用的構架式焊接轉向架滿足地鐵限界的要求。轉向架側梁上設置有吊桿，相應的車體枕梁處設置有吊座，吊桿和吊座連接方便，滿足用戶對車輛整車起吊的要求。

5 車體強度分析

5.1 載荷施加及評定依據

軌道平車計算載荷工況按照TB/T 1335—1996[6]《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規范》 （以下簡稱《規范》） 進行選取和施加，對車體結構進行有限元分析計算時分別考慮拉伸工況（垂向靜載荷+垂向動載荷+側向力+扭轉載荷+縱向拉伸力）、壓縮工況（垂向靜載荷+垂向動載荷+側向力+扭轉載荷+縱向壓縮力）、工作裝置靜載工況、工作裝置作業工況、頂車工況（垂向靜載荷+頂車載荷）、抬車工況（垂向靜載荷+抬車載荷）、吊車工況（垂向靜載荷+吊車載荷）。

按照《規范》第9.5.2 條規定，在各工況下材料屬性參考表1，拉伸、壓縮、工作裝置靜載、工作裝置作業工況按第一工況許用應力評定，頂車、抬車、吊車工況按材料屈服極限評定，底架垂直彎曲剛度根據《規范》8.3.3 條按承受集中載重的平車類別選取撓跨比≤1/700 為評定標準。

表1 材料屬性匯總表

5.2 分析結果

拉伸工況：Q420NQR2材料的最大應力為177 MPa，發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力；Q235A 材料的最大應力為68 MPa，發生在側梁與枕梁下蓋板交接處，小于材料第一工況許用應力；枕梁和大橫梁的應力值較小。

壓縮工況：Q420NQR2材料的最大應力為186 MPa，發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力；Q235A 材料的最大應力為115 MPa，發生在側梁與枕梁下蓋板交接處，小于材料第一工況許用應力；枕梁和大橫梁的應力值較小。

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

工作裝置作業工況：Q420NQR2 材料的最大應力為123 MPa，發生在中梁魚腹處翼邊上，小于材料第一工況許用應力；Q345NQR2 材料的最大應力為117 MPa，發生在枕梁腹板上，小于材料第一工況許用應力；Q235A 材料的最大應力為113 MPa，發生在側梁與枕梁下蓋板交接處，小于材料第一工況許用應力；其余區域應力較小。

頂車工況：最大應力為87 MPa，發生在側梁頂車位處，小于Q235A 材料235 MPa 的屈服強度，其余區域應力較小。

抬車工況：最大應力為262 MPa，發生在牽引梁抬車位處，小于Q420NQR2 材料420 MPa 的屈服強度；其余區域應力較小。

吊車工況：最大應力為114 MPa，發生在吊耳裝配位置處大橫梁腹板上，小于Q345NQR2 材料345 MPa 的屈服強度，其余區域應力較小。

車體在垂向靜載荷作用下，中梁中部相對于心盤的垂向位移為6.519 mm，撓跨比為0.390/700，小于《規范》規定的1/700。

車體靜強度分析結果表明：該車車體靜強度、垂向彎曲剛度滿足TB/T 1335—1996 的相關規定。

6 結束語

通過對現有國鐵軌道平車在國內地鐵線路適應移植及改進的探索與研制，該地鐵線路軌道平車已交付用戶使用，為地鐵線路施工、設施維護保養作業提供了穩定可靠的無動力載具和解決方案。