一种新型重型轨道车的设计

 冯  莉

 （中车太原机车车辆有限公司，山西  太原  030009）

摘要：介绍了新型重型轨道车的整车结构及主要部件，详细说明了新型轨道车的一些技术特点。

关键词：重型轨道车；结构；技术特点；设计中图分类号：U216. 61

 0引言

 中车太原机车车辆有限公司研制开发了新一代标1准化的重型轨道车，主要用于铁路线路维修中物料、工具和人员的运输。本重型轨道车采用了电喷发动机和国外原装进口的液力机械变速箱，平直道牵引50 t运行速度可达120 km/h以上；使用了一系列新技术，如模块化设计、标准化的车体造型、标准化的底盘和模块化整体式的司机操纵台等；整车具有功率大、牵引能力强、制动性能可靠、操纵轻便灵活、使用寿命长、运行稳定性和平稳性好等优点。

1重型轨道车整车结构及主要部件

 该新型重型轨道车主要由车体、车架、转向架、动力传动装置、制动系统、液压系统、电气系统、车钩及缓冲装置等组成，车体两端均设有标准化司机操纵台，可进行双向行驶、双向操纵，车内根据要求布置了一定的生活设施；走行部采用两台两轴转向架，动力传动装置下悬，车架上部车体为全车棚结构Ⅲ。重型轨道车基本结构如图1所示。

2  重型轨道车的技术特点

2.1  动力传动系统下悬挂

 该车动力传动及辅助系统采用下悬挂安装方式，能为车上司乘人员提供更优质的驾乘空间，同时有利于车内密封和降噪。

 动力传动系统由发动机、液力机械变速箱、分动箱和传动轴等部件组成，见图2。发动机是整车的动力源，液力传动箱将发动机输出的动力经过调整输出到车轴齿轮箱上，分动箱通过发动机前端传递的动力驱动空气压缩机、工作油泵及散热泵。

 本车选用潍柴WP12. 480型电喷水冷柴油发动机，该发动机额定功率为353 kW，满足欧国Ⅲ排放标准，发动机的功率由最高运行速度、牵引性能和启动性能等共同确定。发动机的主要技术参数见表1。

选用日本Nico公司生产的TDCN-33-2001卧式液力机械变速箱，该变速箱专为铁路运用设计其拖行泵为变速箱标准配置，不需另加拖行泵，油散热系统管路简单；变速箱低速时采用变扭器传动，发热时间短．高速时采用机械闭锁，不需要散热，最高效率达95%以上；变速箱控制采用电子智能控制方式，可实现手动换档和自动换档；变速箱有换档和换向自动保护功能，司机操作时，只需将换档开关放在相应位置上即可。液力机械变速箱在整个速度范围内均具有较高的传动效率，完全能够满足本车牵引性能的要求。传动箱带有惰行润滑系统，长距离无火回送时不需拆卸传动轴。变速箱的主要技术参数见表2。

2.2  控制系统数字化

 控制系统包括控制器、液晶显示屏（前后操纵台各一块）、传感器、发动机ECU和变速箱TCU等。

 控制器可以接收按J1939协议传输的数据，直接显示发动机ECM的输出，包括柴油机转速、功率负荷比、柴油机工作小时、冷却水温、水位、机油压力、机油温度等30多种数据以及发动机的故障代码等；可以接收按RS232通讯协议传输的数据，直接显示变速箱TCU的输出，包括车速、变速箱的方向信息、档位信息、压力开关信息、电磁阀信息、变速箱的输出转速、故障代码等；可以接收离合器油压、变速箱油温、变速箱油压传感器发出的信号，直接由显示屏显示；可以接收车辆各直流系统电压信号( DC24  V)，系统电压(DC20 V～DC30 V)直接由显示屏显示。

 整车配备直流电流测量装置，将DC24 V系统的电流(0 A～120 A)直接由显示屏显示。控制系统不仅具有数据采集处理功能，将整车的状态参数在液晶屏上数字化显示，还具有超速保护、数据记录、故障诊断和报警功能，可实现故障指示灯不能实现的功能。液晶显示屏效果见图3。

2.3模块化整体式操纵台

 通过充分调研收集用户意见，参考机车操纵台布置情况，在接触网作业车上采用了模块化整体式操纵台，实际应用效果良好，所以该轨道车的操纵台布置也采用了模块化整体式操纵台，操纵台的设计符合人机工程原理，操作自如。

 前、后端司机室各设一个操纵台，可双端操作。操纵台上部主要布置行车显示仪表、GYK显示器、液晶显示屏、CIR显示终端、操作开关、操作手柄、操作按钮及空气制动阀等。操纵台下部主要布置电控脚踏撒砂开关、电控脚踏风喇叭开关、30 kW发电机组控制面板等。操纵台除集成了本车的控制及操纵元件外还预设有电台及监控的安装位置，操纵台整体布局见图4。

2.4  电气系统模块化

 电气系统主要包括DC24 V直流控制系统和AC380 V/AC220 V交流供电系统。

 DC24 V直流控制系统主要由电源（包括本车蓄电池组和充电发电机）、柴油机起动调速控制、液力传动箱换向换档控制、仪表监视及数字液晶显示系统、照明及刮水器等辅助装置控制等组成。

 交流系统主要由BF-35型30 kW柴油发电机组、美国冷王空调公司生产的SR-50型顶置-体式大巴空调、电取暖器等组成。

 DC24 V直流电源由蓄电池组和充电发电机提供，当发动机启动时，蓄电池的电输送给发动机上的启  动马达，发动机启动后又通过发动机的充电发电机给蓄电池充电。车上的直流用电设备主要有各类照明灯、指示灯、雨刮、电扇、传感器、电磁铁、直流变换器、电磁阀、电量变送器、发动机ECU、变速箱TCU和继电器等。

 交流电源包括30 kW柴油发电机组和外接电源 两种。交流用电设备主要有电暖气、空调等，这些用电 设备可通过30 kW柴油发电机组供电，同时也可以通过车辆两端的入库插座箱从外面引入AC380 V电源给车上的用电设备供电。为保证安全这两种电源之间是互锁的，并且交流电路的所有控制开关都集中在一个控制面板上。

 该轨道车电气系统设计考虑了轨道车用户的多样化，将轨道车电气系统划分为通用电路和专用电路两大部分，采用模块化电路设计，解决用户多样化的要求，提高了电路设计的效率。通用电路包括电源（包括直流电源和交流电源）、辅助电路（照明、雨刷、电扇等）、柴油机启动调速控制电路、液力传动箱换向换档控制电路等；专用电路主要是针对不同用户的个性化要求设计的电路，包括受电弓控制电路、制动控制电路、保护电路、视频和交流用电设备供电电路等。

  2.5换端操作不熄火

 该轨道车的司机室布置有前、后两个司机操纵台，两个操纵台之间的操作是通过电路互锁的。前后两个操纵台互锁电路设计中，控制发动机启动的点火钥匙也是互锁的。

 该新型轨道车在前后司机操纵台互锁电路中增加了继电器维持电路，司机换端操作时，发动机不会熄火，从而免除发动机重新启动，提高了铁路行车的安全性。前后两个操纵台发动机控制互锁电路如图5所示。

 图5中，SA. 26和SA2. 26分别为前、后司机操纵台选择开关，QC1和oc2分别为前、后司机操纵台发动机点火钥匙开关，KA7、KA8、KB7、KB8、KJ1均为继电器。QC1或QC2的起动位（线号156）将启动指令传送给发动机ECU，QC1或QC2的运行位(线号155)给发动机ECU提供控制电源。发动机ECU是发动机的电子控制单元，发动机接收启动指令后，ECU通过逻辑判断确定发动机是否点火启动。

 如图5所示，闭合操纵台选择开关SA1. 26，选择在前操纵台操纵车辆，KA8线圈得电，触点KA8.1和KA8.2吸合，将QC1置于启动位，发动机将启动。发动机启动后松手，QC1将自动回运行位，发动机正常工作。此时，如果要到后操纵台操纵车辆，只需将操纵台选择开关SA2. 26闭合，而无需再新起动。原因是在电路中增加了继电器维持电路，即继电器KJ1；发动机启动后，QC1在运行位，KJ1的线圈得电，触点KJ1.1也吸合，KJ1.1电路给发动机ECU提供不间断的控制电源。当司机从前操纵台换到后操纵台操纵时，闭合开关，SA2. 26，SA1. 26开关自动断开，QC1也失电，断开电路，但KJ1线圈的电源不会断开，发动机ECU的控制电源就不会断开，发动机就能正常工作，无需重新起动。从后操纵台换到前操纵台操纵，也是同理。该电路设计使司机换台操纵方便宜行，提高了安全性能。

3结束语

 随着铁路建设规模的加大，无论是即有铁路的维护保养，还有铁路的施工建设，轨道车作为铁路设备维修、大修、基建等施工部门执行任务的主要运输工具，将发挥着重要的作用。该新型轨道车以其运行稳定性好、造型美观、操纵轻便灵活、司乘条件好、安全防护设施齐全等特点，在线路维护中的作用将会更加突出。