地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車研制

高海軍， 徐照新， 時洪光

（中車山東機車車輛有限公司，濟南250000）

0 引 言

我國是名副其實的交通大國，其中城軌交通總里程突破6700 km，覆蓋40個城市，居于世界第一。目前地鐵處于高速建設階段，接觸網(wǎng)是構成地鐵電氣化系統(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)放線車可以實現(xiàn)承力索和接觸線的放線,并使之達到架設安裝規(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械有限公司、江蘇金創(chuàng)車輛有限公司、中車山東機車車輛有限公司、寶雞中車時代工程機械有限公司等[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，受空間限制，操作復雜；3）地鐵工程車輛使用的機械式抓軌器，操作過程繁瑣，耗費時間較長，由于地鐵天窗時間僅有4 h，機械式抓軌器準備時間至少需要30 min，算上拆卸時間，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，并成功應用于濟南地鐵。

1 接觸網(wǎng)結構

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)段柔性懸掛之間設置剛柔過渡段。

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

結合地鐵用戶需求和接觸網(wǎng)結構，專為地鐵公司設計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，采用電動抓軌器，有效節(jié)約作業(yè)準備時間。在放線時依靠液壓系統(tǒng)使導線或承力索產(chǎn)生一定的張力，在架線時提供需要的張力，具備升降回轉作業(yè)平臺，方便人員檢修，該車可用于電氣化鐵路接觸導線和承力索的架設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力，自帶作業(yè)動力，可由機車牽引，如圖1所示。

圖1 地鐵綜合性接觸網(wǎng)放線車實物圖

2.1 基本結構和主要技術參數(shù)

根據(jù)上文接觸網(wǎng)結構，設計完成綜合型接觸網(wǎng)放線車的主要結構和功能。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)、液壓升降回轉作業(yè)平臺、緊線柱、抓軌器、護欄等組成，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；構造速度為80 km/h。

放線裝置主要技術參數(shù)：放線張力為3000～10 000 N；放線臺位為3個（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、風制動裝置、手制動裝置、轉向架等部分組成。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、制動器、液壓系統(tǒng)等部分組成[5]。放線裝置設計方案如圖3所示。

圖3 放線裝置方案圖

放線裝置的結構材料、零部件采用高阻燃性或難燃材料制造。每個放線架上安裝有制動器1套，使導線產(chǎn)生張力，放線架具有獨立的產(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。每個放線架采用獨立的液壓系統(tǒng)回路，互不干擾，在其中1個或2個放線架出現(xiàn)故障時，仍可利用完好的放線架完成作業(yè)。放線裝置相互獨立的設計，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、冷卻裝置提供動力，實現(xiàn)作業(yè)裝置共用1套液壓系統(tǒng)。整個作業(yè)機構只允許一個一個地順序操作，液壓系統(tǒng)采取互鎖的模式，不允許同時操作2個以上機構動作。

2.5 液壓升降回轉作業(yè)平臺

液壓升降回轉作業(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。立柱為箱型焊接結構，采用雙作用等速油缸，結構可靠且承載力好。立柱側面設有上下平臺的梯子。平臺地板為花紋鋁板，欄桿可選擇固定式或者折疊式，下部設有圍板，可防止作業(yè)過程中的物件墜落。該車設有2套控制裝置，2套控制相互獨立，一套設于平臺上部，另一套設于平臺下部，方便作業(yè)人員操作，2套裝置通過轉換開關轉換并互鎖，均可控制平臺的升降回轉。

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，設計平臺的技術參數(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)平臺回轉半徑為3300 mm左右；回轉角度各為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；護欄高（設有欄門，門有自鎖功能）滿足安全要求；設線支撐裝置（長×直徑）為1220 mm×140 mm；設線裝置（導線引導裝置）的撥線力≥1500 N；導線撥線范圍為±600 mm。

2.6 抓軌器

為了解決機械式抓軌器操作耗時過久，地鐵綜合型接觸網(wǎng)放線車采用自動抓軌器。電動抓軌器包括活動桿、導向座和抓軌鉗，活動桿采用電動形式，設于導向座內(nèi)，抓軌鉗安裝在活動桿的端部。自動抓軌器能自動將抓軌器與軌道相固定，傾翻機構通過電氣控制相結合，在車體兩端、兩側位置共安裝4個抓軌器，并進行了防傾覆計算，可以實現(xiàn)車體固定與傾翻互鎖，提高了工作效率和傾翻時的安全性能[6]，如圖4所示。

3 安全防護措施

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，只允許一個作業(yè)裝置工作，同時，同一作業(yè)裝置不允許2個以上機構動作，徹底保證作業(yè)安全；

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

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

4）當液壓系統(tǒng)失靈時，使用備用手動泵，為主油路提供液壓能，保障作業(yè)平臺可以恢復到復位狀態(tài)；

5）平臺回轉減速器上設有手動回轉機構，在液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，方便轉動平臺，從而將平臺恢復到行車狀態(tài)；

圖4 電動抓軌器

6）設有防傾覆安全防護裝置，在作業(yè)平臺上安裝傾角傳感器，當軌道超高達到一定數(shù)值時，作業(yè)平臺會報警提示并停止作業(yè)；

7）設有作業(yè)時行走報警功能，在作業(yè)平臺未復位情況下，車輛行走時會報警提示并將信號傳輸給機車；

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

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

10）車輛內(nèi)根據(jù)地鐵運行安全的要求，設置有標志信號燈和緊急放風閥，保障緊急停車安全。

4 結 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，符合精益研發(fā)的要求；3）使用電動抓軌器，極大縮短了作業(yè)準備時間，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措施，可以為施工作業(yè)提供安全保障。