泰达现代电车运营线轨道槽清雪专用拖车的研制

李悦

摘要：天津泰达现代电车运营线运营着特殊的中央导向型电车，线路中间布置承担负责车辆导向功能的独立导向轨及其轨道槽，降雪天气中必需确保降轨道槽内积雪被及时清除且不结冰方可保障电车安全运行。本文介绍了研制轨道槽清雪专用小车的项目背景与研制过程，以及实际运用效果。

关键词：轨道槽；牵引装置

Abstract：Tianjin TEDA modern tram line is operating a special central guiding tram.An guiding rail and its slot are placed in the line， with the function of tramcar guiding.In snowy weather， it is essential to ensure the snow in the rail slot is removed in time and no ice comes into being so as to maintain the safe operation of the tram.This paper introduced the project background， the manufacture procedure， and the practical application effect of the rail slot snow sweeping trailer.

Key words：rail slot； traction device

1 情況概述

1.1 泰达现代电车运营线的情况简介

天津泰达现代电车运营线是位于天津经济开发区内的现代电车运营线路，其运营车辆属于中央导向型地面电车，即由中央导向轨控制电车的运行方向。

1.2 轨道槽的基本情况

导向轨是非承重的异型轨，电车导轮组嵌入该轨道进而引导车辆运行。

电车导向轨安装位置处于地面水平面以下，故而其附近就形成了低于地面轨道槽空间。

1.3 轨道槽清雪的必要性

轨道槽内若积雪结冰可能导致导轮组脱轨，故而必须确保将轨道槽内积雪及时清除。

2 立项原因

2.1 原有除雪方式的不足

2.1.1 化学除雪方式

运营之初运营部门采用了喷洒融雪剂除雪的方式，可确保线路积雪及时融化，但却存在如下不足：1）对运营设备设施的破坏。使用融雪剂除雪后，电车底部设备及导向轨会出现锈蚀迹象。2）影响电车正常运营。导向轨被融雪剂锈蚀后会触发电车保护误动作，影响电车运营。

由于上述不足，化学融雪方式采用不到两年便被废除。

2.1.2 机械除雪+人工除雪+电车持续热滑方式

运营第三年运营部门采用机械除雪+人工除雪+电车持续热滑方式进行除雪，具体做法为轮式推土机清扫路面上的积雪；同时组织人力使用风力灭火器吹扫轨道槽内的存雪；在运营结束后还安排两列电车不载客运行，以利用导轮的运动防止结冰。这一方式可保证车辆运行安全，但存在如下缺陷：1）人力消耗巨大。 实践证明上述方式需要28人同时上线清雪才有明显效果，严重耗费人力。2）影响司机正常休息，对运营工作造成一定影响。这种方式需要两列电车在夜间不间断运行，影响了司机的正常休息及第二天运营工作。

由于上述弊端使这一方式也难以为继，运营单位也认识到应采用更为科学有效方式清雪，因此开展了轨道槽清雪专用机具的研制项目工作。

3 方案的选择与确立

3.1 设计改装卡车的方案

工作开展之初运营部门联系了专用车辆制造商，厂商提出了在卡车的基础上改造专用轨槽除雪车的技术方案。方案为卡车前桥上加装专用导向装置使其可在轨运行，在卡车上加装吹扫设备。由于改造费用巨大以及不可预见的风险，这一方案经过论证后被否决。

3.2 利用现有废弃电车承载车桥装置改造除雪拖车的方案

运营单位技术人员提出将因故废弃的电车承载车桥改造为轨道槽清雪专用拖车的方案。具体是在废弃的承载车桥上加装了风机等除雪装置以及牵引装置，利用车桥原有的导向装置直接入轨，雪天时由普通机动车牵拉在线路上完成轨槽清雪作业。

这一方案有如下优点：

1）改造成本低廉。该方案基于现成废弃的车辆部件进行改造，改造工作量不大，费用低廉。

2）技术可行。车辆承载车桥包括整体式框架、独立车轮以及附属的导向装置，本身具即为导向轨控制拖车，而且其本身具备的空间足以加装除雪设备。计划加装的除雪装置是常见的风机及风道等，需要全新设计的只是牵引装置，技术难度较小。

经过对比分析，运营单位决定按照选取这一方案。

4 设计制造及试验过程

4.1 牵引装置的设计情况

设计人员考虑到普通机动车需要牵拉被轨道限制的拖车，牵引装置要必须具备水平与垂向的转动自由度[1]，根据这一想法设计了具备水平与垂向双重转轴装置的牵车座，同时设计中考虑了拖车双向运行的需要。故而在该车前后各设置一套牵车座，并设计了便于快速拆装的牵引杆，为保证牵拉功能安全可靠，设计牵引装置时进行了强度校核计算。

4.2 除雪装置的设计情况

根据设计初衷，拖车的除雪方式以吹扫为主，故选择了两台闲置的5.5KW轴流风机作为风源，两台风机设置各自独立的风道，并将两风道的风口布置在两端导轮上方，利用导轮组嵌入轨道的特性，出风口便可隨时正对轨道槽精准吹风。风机的电源为一台5.5kva的柴油发电机，该电源可满足单台轴流风机的运行需要，同时联锁的的电路设计可确保两台轴流风机同时只能有一台工作，防止发电机过流烧毁。实际运用时拖车运行前方的风口出风将轨道槽内的积雪清除；而一旦拖车换向运行后，可以通过电器切换装置变更运行的风机。

4.3 制造与验收过程

设计人员在完成除雪拖车的总体纸面设计后，项目工作按照设备安装架加工安装、牵引装置加工与实验、除雪装置安装实验三个项目组分别进行。最后进行整体调试验收。

4.3.1 设备安装架加工与安装

设备安装架是发电机、轴流风机以及附属风道的安装基础，本着控制成本的角度考慮，完全由运营单位自主完成加工工作。为了保证支撑结构可靠，该安装架以矩形方钢焊接构成。

4.3.2 牽引装置加工与实验

牵引装置包括牵车座、牵引杆、牵引销轴构成，上述部件由于机加工步骤较多，故通过外协完成加工。部件生产后进行了装车。其后通过机动车实际牵拉实验验证该装置满足设计要求，安全可用。

4.3.3 除雪装置安装实验

本着成本控制原则，除雪装置的风源采用了部门闲置的轴流风机，只外购了5.5kva的柴油发电机一台。在装车前根据最初设计将进行了设备电路调试工作，证明设备运行正常、控制功能实现设计要求后进行了装车作业，装车后进行的吹扫试验证明该装置风力可将轨道槽内异物清除干净。

4.3.4 最终调试验收

完成总装后，机动车引导除雪拖车在布置细沙的轨道上进行了最终试验工作，试验证明除雪拖车以5km/h运行速度可将轨道槽内充满的细沙完全吹扫干净，这意味着该项自制设备通过验收，其后该设备正式纳入运营单位设备管理名录，投入正式使用。

4.4 总体造价

清雪拖车前后共制造两台，主要构成部分为运营单位原有废弃或闲置的部件，全部设计工作及大部分制作安装工作均由运营部门自主完成，故而花费不多。项目总共费用支出为人民币13000元，发生费用的项目主要在于发电机与部分型材的购置以及牵引装置的外协加工。

5 总结

清雪拖车投入使用已有6年，实践证明在除雪作业中，两台由吉普车负责牵引的拖车可完成原有人工及电车热滑的工作量。该装置的成功研制具备如下意义：

1）节省了人力，减少工作难度。该车使用后，每次清雪节省了28名劳动力，同时避免了电车司机夜间工作的难题。

2）节省了大量运营经费。运营部门自主研制除雪拖车获得成功，免除了专用清雪车辆的购置需求，节约经费人民币58万元。

3）填补国际国内技术空白。该车是第一种导向电车轨道槽清雪专用拖车，其研制成功填补了该领域的空白，在一定条件下，具备向国内外同型导向电车运营线路推广的可能。

参考文献：

[1] 杨家军.机械原理.华东科技大学出版社，2014.