GCY—150型轻型轨道车功能性拓展运用研究

卞荣俊+王继强

摘 要：通过对GCY-150型轻型轨道车的牵引力与制动力的研究，利用相应铁标进行理论计算和牵引电客车实际验证，探讨GCY-150型轻型轨道车在原有功能的基础上，增加车辆段内调运电客车的功能，进一步丰富该车的运用，增加段场调车作业的动力选择，解决段场调车作业动力车辆运用紧张的难题。

关键词：轻型轨道车；牵引力；制动力；牵引电客车作业

中图分类号：U273.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）26-0001-03

1 概述

青岛地铁3号线配属工程车14辆，其中动力车有GCY-300型重型轨道车2辆、电力蓄电池工程车2辆、钢轨打磨车1列、GCY-150型轻型轨道车1辆。除钢轨打磨车外，GCY-150型轻型轨道车设计功能为牵引2辆自重为5T的PC-5型平板车使用，主要担负正线垃圾清扫及运输任务。因此只有2辆重型轨道车和2辆电力蓄电池工程车，承担正线救援和厂内调车任务。按青岛地铁3号线运营要求，须保证有一列工程车辆（2辆）组成救援编组，实际在用调车动力仅为2辆工程车，考虑检修维护和故障处理等因素，较多出现厂内调车缺少动力车辆的情形。

根据3号线实际运用情况，GCY-150型轻型轨道车日常作业量较小，多数情况处于闲置状态，因此进一步拓展该车功能用于电客车调车作业迫在眉睫。由于GCY-150型轻型轨道车尚无调送电客车的功能，且在厂内调车作业中，需要牵引自重约210t电客车经过7-8‰的最大坡度（除出入段坡度）。因此，我们通过理论计算并进行实际测试，来验证GCY-150型轻型轨道车在段内调车的可行性，从而进一步拓展其运用功能，满足青岛地铁3号线车辆段厂内调车作业的需求。

2 理论计算

根据青岛地铁3号线GCY-150型轻型轨道车技术说明书的相关参数及说明，利用《TB/T 1407 1998列车牵引计算规程》和《TB/T 2232-1991 JZ-7型机车空气制动机单机试验验收技术条件》的相关规定，对GCY-150型轨道车的牵引力和制动力进行分析。

2.1 牵引制动距离计算（常用制动）参数

车型：GCY-150（220-00-00）； 整备重量：G=26T；

牵引重量：P=210T； 整车制动倍率：i=3.6；

制动缸个数量：n=4个（带弹簧的单元制动器2个+不带弹簧单元制动器2个）；

车轮直径：Ф=0.840m；

单元制动器活塞直径：Ф=0.1778m；

基础制动传递效率：η=0.85； 重力加速度：g=9.81m/s2

闸瓦类型：高摩系数合成；

采用单独制动阀全制动时，制动缸压力：P=280KPa，此处取280KPa。

2.2 牵引力

根据青岛地铁3号线GCY-150型轻型轨道车技术说明书中的GCY-150型轻型轨道车单机在不同速度和坡道下的牵引吨位（详情见图1）可以看出：GCY-150型轻型轨道车能够牵引320t的车辆在10‰的坡道上以5km/h的速度行驶，因此可以推断出GCY-150型轻型轨道车能够牵引210t电客车在7-8‰的坡道上，以不低于5km/h的速度行驶。

2.3 制动力

我们在分析GCY-150型轨道车的制动力时，须根据

《TB/T 1407 1998列车牵引计算规程》中相关公式对其在不同速度下的制动距离、黏着力和制动力进行计算，然后通过对比黏着力和制动力，得出其制动力能够满足牵引210t电客车的制动要求。

由规程得知，制动距离Sz计算公式：

Sz=Sk+Se

式中，Sz——制动距离（m）；

Sk——空走距离（m）；

Se——有效制动距离（m）。

2.3.1 空走距离Sk计算公式：

式中，v0——制动初速度（km/h）；

tk——空走时间（s）。

根据《TB/T 2232-1991 JZ-7型机车空气制动机单机试验验收技术条件》中规定制动管规定压力为500KPa时，单独制动全制动时制动缸压力由零上升到280KPa的时间应不大于3s，此处取tk为3s。

由于轨道车牵引210t电客车时最高运行速度不大于50km/h，因此在空走距离计算时，取v0=50km/h，详细计算结果见表1：

2.3.2 有效制动距离Se计算公式（按分段计算）：

式中，v0——制动初速（km/h）；

vz——制动终速（km/h），取vz=0；

？渍h——距离等效摩擦系数；

？谆h——换算制动率；

？棕0——单位基本阻力（N/KN）；

ij——坡道千分数（‰），取10‰。

根据有效制动距离Se计算公式，我们在计算Se前，必须计算列车换算制动率？谆h、距离等效摩擦系数？渍h及单位基本阻力？棕0。

（1）列车换算制动率计算公式：

式中，？撞kh——列車换算闸瓦压力之和（KN），

（kh为每块闸瓦的换算闸瓦压力）。

每块闸瓦的换算闸瓦压力Kh的计算公式：

式中，K——每块闸瓦的实际闸瓦压力（KN）。

每块闸瓦的实际压力K的计算公式：

式中，dz——制动缸直径，取0.1778m；

Pz——制动缸空气压力，取280KPa；

？浊z——基础制动装置计算传动效率，取0.85；

？酌z——整车制动率，取3.6；

nz——制动缸数量，取4；endprint

nk——闸瓦数量，取4。

因此，

（2）距离等效摩擦系数的计算公式：

（3）单位基本阻力的计算公式：

根据计算公式，分段计算？棕0和？渍h，同时，可以分段计算Se，每个速度间隔均取中间值，详细计算结果见表2：

根据分段计算Se的结果，计算出有效制动距离∑Se，详细计算结果见表3：

2.3.3 根据公式Sb=∑Se+Sk，可得制动距离，详细计算结果见表4：

2.3.4 黏着限制（详细计算结果见表5）

（1）在干燥轨面的黏着力B？滋的计算公式：

（2）制动力B的计算公式：

根据计算结果可以看出，在轨面干燥时，制动力B远远小于黏着力B？滋，因此，在轨面干燥时，GCY-150型轻型轨道车能够牵引210t的电客车在实施单独制动阀全制动时，不会出现打滑现象。

注：实际距离可能会有±7%的误差存在。

2.4 小结

（1）GCY-150型轻型轨道车能够在7-8‰的坡道上，以不低于5km/h的速度牵引210t电客车行驶。

（2）GCY-150型轻型轨道车能够牵引210t的电客车在实施单独制动阀全制动时，不会出现打滑现象。

（3）综上述分析，GCY-150型轻型轨道车的牵引力和制动力性能在理论计算上满足牵引电客车进行车辆段内调车作业。

3 现场验证

根据理论计算的结果，为进一步验证GCY-150型轻型轨道车的牵引和制动性能，我们组织GCY-150型轻型轨道车GDM303在3号线车辆段内牵引电客车进行实际验证。

3.1 试验准备

试验时间：2017年4月25日13：30至15：35

试验地点：青岛地铁3号线车辆段试车线及车厂部分线

路（含最大坡道处）

试验车辆：GCY-150型轻型轨道车GDM303连挂电客车M0317

试验条件：轨面干燥

3.2 试验过程

将GDM303牵引电客车中间停车时的各个时间节点，记录如下：

13：29 GDM303至L- 25股道（检修库停车）；

13：34 L- 25股道至L- 30股道；

13：39 GDM303与电客车 M0317 完成连挂；

13：50 GDM303至L- 51股道；

13：53 L- 51股道至L- 49股道；

13：56 L- 49股道至L- 51股道；

14：05 L- 51股道至L- 44股道；

14：06 开始制动试验；

14：57 在试车线完成测试，制动实验结束

15：00 L- 44股道至L- 51股道；

15：07 L- 51股道至L- 49股道；

15：07 L- 49股道至L- 05C股道；

15：30 L- 05C股道至L- 49股道；

15：35 L- 49股道至L- 25股道，调试结束。

3.3试验数据

3.3.1 牵引数据

（1）爬坡能力：GDM303牵引电客车在向牵出线方向驶出运用库时，能够爬上车辆段内最大坡度（除出入段坡度），未出现轮对空转情况。

（2）GDM303能够牵引电客车以20km/h的速度在车辆段内行驶。

3.3.2 制动数据

（1）因厂内调车作业最高允许速度为20km/h，我们分别测试以5km/h、10km/h、15km/h及20km/h运行时，施行单独制动阀制动（最大制动力280KPa）的制动距离，并模拟正常调车作业时的制动实施情况（一般实施2-3次的阶段制动），并将详细的情况记录于表6。

（2）GDM303牵引电客车向牵出线方向行驶，只是在最大坡道线路道口正常停车时，以日常的驾驶操作方式，出现轻微溜车现象，未出现轮对打滑现象。

3.4 试验分析

3.4.1 牵引力性能

（1）GDM303牵引电客车在向牵出线方向驶出运用库時，能够爬上车辆段内最大坡度（除出入段坡度），且未出现牵引力不足及轮对空转的情况。

（2）根据现场试验情况，GDM303能够牵引电客车以20km/h

的速度在车辆段内行驶。

（3）GDM303的牵引力性能能够满足牵引电客车进行车辆段内调车作业的需求。

3.4.2 制动力性能

（1）纵观整个试验过程，GDM303牵引电客车行驶，以日常的驾驶操作方式，能够在道岔、道口等位置前停稳，只是在最大坡道牵出线方向道口正常停车时，出现轻微溜车现象，位移量约为0.5-0.6m之间，且未出现轮对打滑现象。当时制动缸压力为200KPa，主要为坡道起步油门和制动配合的原因，导致轻微溜车。

（2）GDM303牵引电客车时能够在不同速度下以单独制动阀实施阶段制动（详细的制动距离见表6）。

（3）GDM303牵引电客车的在单独制动阀制动距离与理论计算值相比较，远小于计算值。

（4）GDM303的制动力性能能够满足牵引电客车进行车辆段内调车作业的需求。

3.5 小结

经过试验及试验数据综合分析，在轨面干燥的情况下，GCY-150型轻型轨道车的牵引力和制动力能够满足牵引自重210t电客车进行车辆段内调车作业的需求。

4 结束语

根据理论计算和现场验证的结果，GCY-150型轻型轨道车能够满足在青岛地铁3号线车辆段内的调车作业需求，在轨面干燥的情况下，当厂内调车作业动力车辆运用紧张时，可以将GCY-150型轻型轨道车作为备用动力车辆进行使用。通过此次论证，青岛地铁在GCY-150型轻型轨道车的功能上进一步得到开发，其功能性得以加强，解决了厂内调车作业动力车辆运用紧张的难题。

参考文献：

[1]湖北省金鹰重型工程机械有限公司.GYC-1500型轻型轨道车使用保养说明书[Z].2015.

[2]TB/T 1407 1998.列车牵引计算规程[S].

[3]TB/T 2232-1991.JZ-7型机车空气制动机单机试验验收技术条件[S].

[4]陈春棉.轨道车辆机械设计现状与展望[J].科技创新与应用，2017（13）：106.endprint