陆军军事交通学院学员五大队研究生队 赵重年
陆军军事交通学院军事交通运输研究所 徐 楠
陆军军事交通学院学员五大队研究生队 李昊天
当今世界,各国铁路、公路的交通运输水平都在高速发展,并且仍有逐步提速的趋势,而在经济发展的同时,也对各国铁路、公路的维修保障能力提出了更高的要求。公铁两用车因具备使用成本低廉、工作效率高、作业方便、功能广、环保、易于维护保养等优点,在轨道交通事业中扮演着重要的角色。近些年,更是得到了广泛的关注[1]。
公铁两用车又称路轨两用车,是指可在公路行走和轨道快速运行的专用牵引车,主要用于轨道牵引、调车作业。它将铁路运输距离长、运量大、成本低的特点和公路运输机动灵活的特点结合起来,能够方便地实现“门到门”运输[2]。在接到工作任务时,公铁两用车可以先以高速在公路上运行到达目的地附近,而后再经由铁轨在最短时间内抵达目的地,因此公铁两用车兼具牵引车的运行速度低、牵引力大的优点和工程车的轻便灵活、运行范围大的优点,在轨道消防、物流运输、轨道检修抢救及轨道检测等诸多领域发挥着重要作用。
从20世纪50年代开始,西方国家为节省能源、合理使用运力,研制了不同用途的公路铁路救援抢险及有关调车作业公铁两用车,现在公铁两用车已在世界发达国家广泛应用。
1.1 德国情况
目前,德国有两家著名的公铁两用车公司:ZWEIWEG公司和ZAGRO公司。ZWEIWEG公司的公铁两用车有八大类产品,分别是牵引车辆、起重车辆、空中作业车辆、救援车辆、轨道清理车辆、轨道维护车辆、特种用途车辆及运输挂车等。图1展示了ZWEIWEG公司生产的各种公铁两用车,图1a所示车辆用于道路建设以及检查和维护工作,图1b所示车辆用于有轨电车、地铁的维护和修理工作,图1c所示车辆用于公路、铁路的清洁工作,图1d所示车辆用于公路、铁路的紧急救援工作。ZAGRO公司同样是一个技术力量雄厚的公司,生产的产品与ZWEIWEG公司的产品类似。
图1 ZWEIWEG公司的公铁两用车
1.2 瑞典情况
瑞典的SRS公司是国际知名公司,也生产了多种公铁两用车,如图2。图2a所示车辆尾部载有起重机械,用于架设网路等;图2b所示车辆用于运输成员或小型货物等;图2c所示车辆用于管线连接、桥梁建设等;图2d所示车辆载有升降平台,用于公路、铁路的维修工作。
1.3 美国情况
美国轨道车辆工业发达,其公铁两用车技术水平较高。DMF公司是其中较为有名的一家公司,其产品功能覆盖面较广,图3a所示车辆用于装卸物资;图3b所示车辆用于起吊重型设备。此外,美国还生产了MKV公铁两用集装箱运输车实际上是一种大型公路挂车,但可装在铁路车辆的转向架上,轮胎升起后即可在铁路上运行,两种车轮有各自的制动系统。
1.4 英国情况
图2 瑞典SRS公司公铁两用车
图3 美国DMF公司公铁两用车
英国的Aquarius公司是一家生产铁路检测维护公铁两用车的著名公司,其产品有六大类,如图4所示。图4a所示车辆用于专用设备从公路到铁路再到终点的快速运输;图4b所示公铁两用卡车可实现包括焊接、道路维护、铁路检查、杂草喷洒、设备和材料运输等多种用途;图4c所示公铁两用拖车解决了手动操作问题,并且无需额外的机械将其提升到轨道上;图4d所示为配备有专门的箱体和搁架以存储焊接设备和气瓶的公铁两用工程车;图4e所示为通过使用钢丝刷清理铁轨上冰块的公铁两用除冰车;图4f所示为在秋季为防止轨道上的牵引力不足而引起附着问题的公铁两用沙叶清理车。
1.5 澳大利亚
Aries Hyrail公司是澳大利亚一家生产公铁两用车的公司,有多款产品供应市场,如图5。图5a所示为用于修正铁路的移动高架平台;图5b所示为用于监测路况及载人的公铁两用轻型车。
我国第一台公铁两用车于1964年由铁道兵科研所设计,经北京消防器材厂用NJ230型汽车改装而成。其主要用途是牵引铁路轨道平板车运送抢修物资器材。由于当时国内液压技术不过关,液压系统漏油问题比较严重,工作可靠性差。
图4 英国的Aquarius公司公铁两用车
图5 澳大利亚Aries Hyrail公司公铁两用车
表1 国外公铁两用车主要性能参数
1984年唐山机车车辆厂、北京二七车辆厂,根据需要用汽车改装了两台公铁两用牵引车,如图6所示。该车主要用于厂内调车,由于动力性能差,轮机附着力小,经常出现脱轨故障,后未再生产。
1986年沈阳铁路局与吉林通用机械厂研制了救援用公铁两用车,可用于抢险救灾和牵引,如图7所示。由于液压支撑系统可靠性差,运行速度低,铁道部不准进入运营线路,未进行批量生产。
图8展示的是由石家庄铁道学院国防交通研究所研制的公铁两用桥梁抢修车,样车于1994年在江苏新沂河特大桥工地进行试用。该车完成了48孔32 m混凝土T梁的运输作业,但由于受当时控制技术和液压系统的限制,车辆工作性能较差,经常出现牵引车脱轨、制动气缸储气不足、制动失灵等问题。
目前,应用较好的是四方机车车辆厂青岛英科铁道机械有限公司研发的TGC系列铁路公路两用车,已经在全国40多个企业中得到应用。尤其是1999年以来,该公司生产的公铁两用车在国家粮食储备库的建设中,发挥作用明显。其产品主要型号规格如表2所示,外观如图9所示。
哈尔滨铁路局内燃机械厂研发了TGQ系列铁路公路两用车,其产品主要型号规格如表3所示,外观如图10所示。
图6 用于厂内调车的公铁两用车
图7 沈阳局救援公铁两用车
图8 1994年研制的公铁两用桥梁抢修车
图9 青岛英科铁道机械有限公司部分公铁两用车
表2 TGC系列公铁两用车技术规格
图10 哈尔滨铁路局内燃机械厂部分公铁两用牵引车
表3 TGQ系列公铁两用车技术规格
公铁两用车充分利用了铁路、公路资源,能够实现在两种行驶方式间的快速切换,有效地缩短了维修保障的时间,提高了我国公铁联运的能力。作为牵引车时行动灵活、体积小、转弯半径小、可通过小半径曲线,在铁路站段、港口码头、中小型货场、专用仓库等各种场合不受场地限制,自由行驶,且其体积小,平时停靠无需占用轨道。
传统运输是将公路挂车放到铁路上运输,这样的方式使得运输的有效载质量很小,且耗费时间长、运输工具多。采用公铁两用车进行运输时,有效载质量大大增加[3],且公铁两用车的结构特点使得列车运行时空气阻力较低,节省了运输时间。更重要的是,公铁两用车的总高度较低,从而增加了运输货物的体积,即增大了运量。另外,采用公铁两用车运输能够避免传统运输中经常发生的由换装引起的货物破损和时间浪费,真正诠释了“门到门”的理念。在作为工程车使用时能够搭载多种平台,能够在相同的时间里完成更多工作。
在维修保养方面,公铁两用车是以普通汽车为基础改装而来,故专用零件较少,造价低廉,零件的互换性好,维修方便。在燃料消耗方面,公铁两用车由于质量轻、行驶阻力小,故其百公里油耗相对较少,既节省成本又节能减排;在铁路设备方面,许多铁路车辆、大型起重设备均被取代,节省了不必要的投资。
目前有些公铁两用车的转向桥、驱动桥及铁路行驶钢轮均采用空气悬挂,避振性能优良,在车辆载重偏载情况下能够使载货平台基本保持水平,轴荷分配仍然合理。在铁路行驶时轮胎磨损小,钢轮轮对不易脱轨,提高了行驶安全性。
为提高公铁两用车的实用性、安全性,加之计算机技术的广泛普及,通过采用无线遥感技术、自动检测技术等,未来的公铁两用车的功能将会更加全面,使得公铁两用车的工作过程更加快速、流畅、安全、智能。
经济的发展已不再把破坏自然环境当作代价,环保问题已然成为工业生产中最为重要的考虑因素之一。随着蓄电技术和充电技术的发展,未来几十年内,公铁两用车的动力源很可能变为电能,主要由蓄电池提供,既节能又环保。
公铁两用车大多作商用,其客运能力却被忽视。若能将公铁两用车以乘用车的标准加以改造,其使用价值将大大提高,若能代替现在的民用车辆,出行人便摆脱了换乘交通工具的麻烦。目前,已经有一些国家投身实践,如日本的DMV公铁两用车载人线路计划于2020年前正式开通。
现有的公铁两用车以导轮式为主,导致其在铁路上的橡胶轮胎磨损严重,更重要的是导轮式公铁两用车在弯道处易发生脱轨等危险状况,降低了行驶安全性,影响了运行速度。因此,从提速和安全的角度出发,分动式取代导轮式势在必行[5]。
目前,公铁两用车的驱动方式主要有内燃机减速器、内燃机液压驱动和蓄电池电动机等三种。内燃机减速器驱动使用最广,其供能时间长;内燃机液压驱动换轨方便、操作灵活[6],但以上两种驱动方式由于内燃机噪音大、不环保的缺点,已不符合绿色发展的理念。蓄电池电动机驱动排放小,然而鉴于电池组的容量有限,无法承接大负荷工作,但随着快速充电技术和新型电池的发展,这一问题将很快被解决。
公铁两用车在国外的发展已经到达一定高度,很多公司已经掌握其关键技术并能够自主研发和生产相关核心部件,性能更好、寿命更长、功能更全的新型公铁两用车很快将投入试验。我国公路、铁路运输网络的逐步完善和优化将推动国内公铁两用车的快速发展,而该领域的研究进程也将打开新的局面、迈上新的台阶。本文通过总结公铁两用车的国内外发展情况、特点,对其未来发展进行了合理构想,具有一定的指导意义。