地铁综合型接触网放线车研制

高海军， 徐照新， 时洪光

（中车山东机车车辆有限公司，济南250000）

0 引 言

我国是名副其实的交通大国，其中城轨交通总里程突破6700 km，覆盖40个城市，居于世界第一。目前地铁处于高速建设阶段，接触网是构成地铁电气化系统中的基本条件之一，接触网的作业和维保是电力机车稳定取流的必备条件，接触网放线车是接触网作业施工必备的工程车辆[1]。接触网放线车可以实现承力索和接触线的放线,并使之达到架设安装规定位置,节省人力,提高工作效率，对保证地铁高效运行具有重要意义。

目前，国内生产接触网放线车的厂家有金鹰重型工程机械有限公司、江苏金创车辆有限公司、中车山东机车车辆有限公司、宝鸡中车时代工程机械有限公司等[2]，通过对以上公司产品研究与对比分析，结合用户需求，发现现有接触网放线车存在的一些问题，主要包括：1）接触网放线车功能单一，只有放线功能，不能满足用户架线作业的需求；2）在施工作业时需要与接触网作业车配套使用，增加了地铁公司的采购成本和作业施工人员的操作难度，特别是在隧道内作业时，受空间限制，操作复杂；3）地铁工程车辆使用的机械式抓轨器，操作过程繁琐，耗费时间较长，由于地铁天窗时间仅有4 h，机械式抓轨器准备时间至少需要30 min，算上拆卸时间，至少需要1 h，存在很大弊端。本文根据接触网放线车存在的问题，基于用户实际需求，提出可靠解决方案，研制出综合型接触网放线车，并成功应用于济南地铁。

1 接触网结构

1.1 接触网悬挂类型

一般地铁的地下区段，接触网采用架空“П”型刚性悬挂。车辆段和停车场地面区段均采用全补偿简单链形悬挂[3]。地下区段刚性悬挂与地面区段柔性悬挂之间设置刚柔过渡段。

1.2 一般接触网悬挂组成“（见表1）

1.3 接触网线材规格及张力（见表2）

1.4 接触网系统电压

表1 接触网悬挂组成

接触网系统额定电压为DC1500 V，电压范围为DC1000 ～1800 V。

1.5 接触线悬挂高度

1）在地下区段的刚性悬挂悬挂点处，接触线距轨面的高度一般为4040 mm，最低高度不小于4000 mm[4]。

2）地面区段柔性悬挂悬挂点处接触线距轨面的高度一般为5000 mm，最低高度不小于4400 mm（出入段线除外）；库内接触线最高悬挂高度5300 mm。

2 整车方案介绍

结合地铁用户需求和接触网结构，专为地铁公司设计的地铁综合型接触网放线车，主要功能是放线作业和架线作业，不必依赖与接触网维修作业车编组使用，采用电动抓轨器，有效节约作业准备时间。在放线时依靠液压系统使导线或承力索产生一定的张力，在架线时提供需要的张力，具备升降回转作业平台，方便人员检修，该车可用于电气化铁路接触导线和承力索的架设及刚性悬挂汇流排维修、更换等各种施工作业。地铁综合型接触网放线车本身不带走行动力，自带作业动力，可由机车牵引，如图1所示。

图1 地铁综合性接触网放线车实物图

2.1 基本结构和主要技术参数

根据上文接触网结构，设计完成综合型接触网放线车的主要结构和功能。综合型接触网放线车主要由轨道平车、放线装置、液压系统、液压升降回转作业平台、紧线柱、抓轨器、护栏等组成，如图2所示。

图2 地铁综合型接触网放线车方案图

放线车主要技术参数：轨距为1435 mm；轮径为840 mm；轴数为4轴；通过最小曲线半径为100 m（适用于绝大多数线路）；车钩中心距轨面高度为（880±10）mm；构造速度为80 km/h。

放线装置主要技术参数：放线张力为3000～10 000 N；放线台位为3个（适用于不同规格线型）；线盘最大直径为2500 mm（适合于常用线盘的安装）。

作业平台主要技术参数：最大工作高度（作业平台的地板面至轨面）为4800 mm；最低工作高度（作业平台的地板面至轨面）为2600～2800 mm。

紧线柱主要技术参数：紧线柱支撑臂最大高度（距轨面）为5000 mm；最大紧线张力为30 kN。

2.2 轨道平车

轨道平车由底架组成、车钩缓冲装置、风制动装置、手制动装置、转向架等部分组成。根据放线装置、紧线柱和平台的作业空间要求，采用17 m车身。

2.3 放线装置

放线装置主要由放线架、线盘轴、制动器、液压系统等部分组成[5]。放线装置设计方案如图3所示。

图3 放线装置方案图

放线装置的结构材料、零部件采用高阻燃性或难燃材料制造。每个放线架上安装有制动器1套，使导线产生张力，放线架具有独立的产生张力的液压系统，且具有保压功能，能满足不同的放线作业工况的要求。每个放线架采用独立的液压系统回路，互不干扰，在其中1个或2个放线架出现故障时，仍可利用完好的放线架完成作业。放线装置相互独立的设计，可以减少故障率。

2.4 液压系统

液压系统为液压升降作业平台、紧线柱装置、冷却装置提供动力，实现作业装置共用1套液压系统。整个作业机构只允许一个一个地顺序操作，液压系统采取互锁的模式，不允许同时操作2个以上机构动作。

2.5 液压升降回转作业平台

液压升降回转作业平台主要功能是为施工人员提供作业平台，使施工人员方便完成换线、拨线、检修和日常保养等功能。立柱为箱型焊接结构，采用双作用等速油缸，结构可靠且承载力好。立柱侧面设有上下平台的梯子。平台地板为花纹铝板，栏杆可选择固定式或者折叠式，下部设有围板，可防止作业过程中的物件坠落。该车设有2套控制装置，2套控制相互独立，一套设于平台上部，另一套设于平台下部，方便作业人员操作，2套装置通过转换开关转换并互锁，均可控制平台的升降回转。

接触网维修作业高度为距离轨面4000～5000 m左右，作业范围轨道中心上方，一般2～5 人/组作业。根据上述要求，设计平台的技术参数：最大工作高度（作业平台的地板面至轨面）为4800 mm；最低工作高度（作业平台的地板面至轨面）为2800 mm；作业平台回转半径为3300 mm左右；回转角度各为120°；作业平台前端载重为300 kg；作业平台中心载重为1000 kg；作业平台尺寸（长×宽）为4000 mm×1750 mm；护栏高（设有栏门，门有自锁功能）满足安全要求；设线支撑装置（长×直径）为1220 mm×140 mm；设线装置（导线引导装置）的拨线力≥1500 N；导线拨线范围为±600 mm。

2.6 抓轨器

为了解决机械式抓轨器操作耗时过久，地铁综合型接触网放线车采用自动抓轨器。电动抓轨器包括活动杆、导向座和抓轨钳，活动杆采用电动形式，设于导向座内，抓轨钳安装在活动杆的端部。自动抓轨器能自动将抓轨器与轨道相固定，倾翻机构通过电气控制相结合，在车体两端、两侧位置共安装4个抓轨器，并进行了防倾覆计算，可以实现车体固定与倾翻互锁，提高了工作效率和倾翻时的安全性能[6]，如图4所示。

3 安全防护措施

1）紧线柱与液压升降作业平台作业方式采用互锁的模式，只允许一个作业装置工作，同时，同一作业装置不允许2个以上机构动作，彻底保证作业安全；

2）在起升、回转极限位置设有行程限位开关，防止超限位作业，确保平台在设定区域内起升、下降和回转；

3）平台上下2套控制设备上均设有紧急停止按钮，当拍下按钮后，可以迅速切断液压油供给，使平台停止动作并保持原位；

4）当液压系统失灵时，使用备用手动泵，为主油路提供液压能，保障作业平台可以恢复到复位状态；

5）平台回转减速器上设有手动回转机构，在液压系统出现故障时，方便转动平台，从而将平台恢复到行车状态；

图4 电动抓轨器

6）设有防倾覆安全防护装置，在作业平台上安装倾角传感器，当轨道超高达到一定数值时，作业平台会报警提示并停止作业；

7）设有作业时行走报警功能，在作业平台未复位情况下，车辆行走时会报警提示并将信号传输给机车；

8）立柱升降液压回路设截止阀，在立柱液压系统出现故障时能通过打开截止阀使立柱依靠自重下降而迅速复位；

9）整车设置有重联功能，可与其它机车重联，保证在自身动力有故障时，可以通过外接电源实施作业；

10）车辆内根据地铁运行安全的要求，设置有标志信号灯和紧急放风阀，保障紧急停车安全。

4 结 论

1）地铁综合型接触网放线车集放线与架线功能一体，共用一套动力单元，既节省空间和提高资源利用率，又方便操作；2）地铁综合型接触网放线车代替传统接触网作业车与接触网放线车联挂使用，大大降低了客户的采购成本，提高了产品的竞争力，减少浪费，符合精益研发的要求；3）使用电动抓轨器，极大缩短了作业准备时间，提高了作业效率；4）地铁综合型接触网放线车具有可靠的多重安全防护措施，可以为施工作业提供安全保障。