地铁线路维护专用轨道平车的研制

杨红娟

（中车太原机车车辆有限公司，山西 太原 030027）

目前，铁路线路设施维护及施工作业中的专用平车主要为N30 型轨道平车和NX70 型共用平车（接触网维护用）[1]，这两种车型的宽度依据国铁标准轨距铁路行车所需的几何空间设计，均不能满足地铁线路车辆限界[2]的要求。为了满足地铁线路施工以及维修部门维护保养地铁线路设施的需要，需要借鉴国铁平车的现有结构研发一种地铁线路专用轨道平车。

1 主要用途

该车的载重为30 t，经动力车牵引在1 435 mm标准轨距的地铁线路上使用。根据线路养护施工的差异化需求，可以在车体上部平板区域配置高空作业斗或随车起重机等作业机构及发电机组、液压泵站等辅助设备。该车主要用于地铁线路站场、线路的接触网和线路侧边声屏障等设施的维护保养、安装调整等施工作业。

2 主要技术参数

载重≤30 t；自重约22.5 t；轴重13 t；换长为1.5；自重系数为0.75；能通过的最小曲线半径为150 m；最高运行速度为100 km/h；制动距离（重车、紧急）≤400 m，全车制动倍率为7.3，重车制动率为26.4%；限界为CJJ/T 96—2018 规定的A1型车辆限界；车辆的长度为16 430 mm，底架长度为15 500 mm，定距为11 700 mm，车辆的最大宽度为2 740 mm，最大高度为2 280 mm；车钩中心线距轨面高（空车） 880 mm；固定轴距为1 800 mm；车轮直径为840 mm。

3 主要结构及选型

该车主要由车体、制动装置、车钩缓冲装置及转向架等部分组成[3]，见图1。

图1 地铁线路维护专用轨道平车的结构图

3.1 车体

车体为全钢焊接结构，由底架、护栏及设备安装座等部件组成，主要型钢和板材为Q345NQR2 耐候钢。

1） 底架。底架主要由中梁、侧梁、枕梁、端梁、横梁、小横梁、纵向辅助梁、线槽、设备安装梁及钢地板等组焊而成。中梁采用两根600 mm×200 mm×11 mm×17 mm 的H 型钢制成鱼腹梁，侧梁采用240 mm×80 mm×9 mm 的热轧槽钢，横梁采用单腹板工字型组焊结构，小横梁采用80 mm×43 mm×5 mm 的热轧槽钢，纵向辅助梁采用63 mm×63 mm×5 mm 的角钢，线槽采用140 mm×100 mm×3 mm 和248 mm×100 mm×3 mm 的冷弯槽钢，设备安装梁采用100 mm×80 mm×6 mm 的冷弯槽钢和80 mm×43 mm×5 mm 的热轧槽钢，二位端铺设20 mm 钢地板。前、后从板座与中梁铆钉连接；采用防滑脚蹬、球面上心盘。底架上铺设8 mm 厚的花纹地板。

2） 护栏。全车设有端部护栏和侧面护栏。栏杆采用φ33mm×3mm 的无缝钢管；侧面栏杆下部设置有200 mm 高的铝合金低墙板，低墙板的选用符合GB/T 3618—2006[4]，采用厚度为3 mm 的3 号铝合金花纹板；端部护栏与侧面护栏之间设置安全铁链，便于作业人员区间乘降。

3） 设备安装座。底架上部设置有发电机组、液压泵站、工具箱、电气及高空作业斗、操作台等设备安装座。其中，发电机组、液压泵站、工具箱、电气安装座采用100 mm×48 mm×5.3 mm 的热轧槽钢；高空作业斗安装座由50 mm 厚钢板制成；操作台安装座采用20 mm 厚钢板。

3.2 车钩缓冲装置

车钩缓冲装置符合TB/T 456.1—2019[5]及相关文件规定，采用13B 型上作用车钩、13B 型锻造钩尾框（三孔）、合金钩尾销、MT-3 型缓冲器、含油尼龙钩尾框托板磨耗板。

3.3 制动装置

制动装置满足制动主管压力500 kPa 的要求，采用120 型空气控制阀、直径254 mm 的整体旋压密封式制动缸、不锈钢嵌入式储风缸、ST2-250 型双向闸瓦间隙自动调整器、B 级钢手把的A 型不锈钢球芯折角塞门、组合式集尘器、编织制动软管连接器、E 形密封圈、尼龙管卡垫；采用不锈钢制动管系，管系间采用不锈钢法兰。

手制动装置采用NSW 型手制动机，手制动机与车体间采用专用拉铆钉或短尾拉铆钉连接。

3.4 转向架

该车采用构架式焊接转向架。构架为H 形焊接一体式刚性结构，由两个侧梁、一个横梁拼接成H形结构，侧梁、横梁均为双腹板箱型结构，采用Q345NQR2、Q355B 等高强度耐候钢。车轴采用符合TB/T 2945—1999《铁道车辆用LZ50 钢车轴及钢坯技术条件》 规定的D 轴。车轮材质为CL65 的φ840 mm 整体辗钢。轴承采用国内通用机车车辆轴承。轴箱减振装置采用轴箱一系悬挂装置和吊环式利诺尔减振装置。轴箱导框采用由C 级钢铸造的轻型结构和60Si2CrVAT 两级刚度弹簧。采用双作用弹性旁承、自润滑性能的球面心盘、导电式心盘磨耗盘。每台转向架分别设置一处轴箱接地装置。

4 主要技术特点

1） 车体主要承载件采用Q345NQR2 耐候钢，具有自重轻、耐蚀性好、成本低等优点，延长了车辆的使用寿命。

2） 设置有后续加装设备的线槽及安装座，解决了布线和设备安装问题，便于后期维护和保养。

3） 采用上作用车钩，幅宽为车端全长的车钩提杆便于人员在车辆两侧进行车辆连挂。

4） 该车的最大宽度为2 740 mm，最大高度为2 280 mm，装用的构架式焊接转向架满足地铁限界的要求。转向架侧梁上设置有吊杆，相应的车体枕梁处设置有吊座，吊杆和吊座连接方便，满足用户对车辆整车起吊的要求。

5 车体强度分析

5.1 载荷施加及评定依据

轨道平车计算载荷工况按照TB/T 1335—1996[6]《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》 （以下简称《规范》） 进行选取和施加，对车体结构进行有限元分析计算时分别考虑拉伸工况（垂向静载荷+垂向动载荷+侧向力+扭转载荷+纵向拉伸力）、压缩工况（垂向静载荷+垂向动载荷+侧向力+扭转载荷+纵向压缩力）、工作装置静载工况、工作装置作业工况、顶车工况（垂向静载荷+顶车载荷）、抬车工况（垂向静载荷+抬车载荷）、吊车工况（垂向静载荷+吊车载荷）。

按照《规范》第9.5.2 条规定，在各工况下材料属性参考表1，拉伸、压缩、工作装置静载、工作装置作业工况按第一工况许用应力评定，顶车、抬车、吊车工况按材料屈服极限评定，底架垂直弯曲刚度根据《规范》8.3.3 条按承受集中载重的平车类别选取挠跨比≤1/700 为评定标准。

表1 材料属性汇总表

5.2 分析结果

拉伸工况：Q420NQR2材料的最大应力为177 MPa，发生在前从板座与中梁腹板交接处，小于材料第一工况许用应力；Q235A 材料的最大应力为68 MPa，发生在侧梁与枕梁下盖板交接处，小于材料第一工况许用应力；枕梁和大横梁的应力值较小。

压缩工况：Q420NQR2材料的最大应力为186 MPa，发生在后从板座与中梁腹板交接处，小于材料第一工况许用应力；Q235A 材料的最大应力为115 MPa，发生在侧梁与枕梁下盖板交接处，小于材料第一工况许用应力；枕梁和大横梁的应力值较小。

工作装置静载工况：Q420NQR2 材料的最大应力为106 MPa，发生在中梁鱼腹处翼边上，小于材料第一工况许用应力；Q345NQR2 材料的最大应力为102 MPa，发生在枕梁腹板上，小于材料第一工况许用应力；Q235A 材料的最大应力为96 MPa，发生在侧梁与枕梁下盖板交接处，小于材料第一工况许用应力；其余区域应力较小。

工作装置作业工况：Q420NQR2 材料的最大应力为123 MPa，发生在中梁鱼腹处翼边上，小于材料第一工况许用应力；Q345NQR2 材料的最大应力为117 MPa，发生在枕梁腹板上，小于材料第一工况许用应力；Q235A 材料的最大应力为113 MPa，发生在侧梁与枕梁下盖板交接处，小于材料第一工况许用应力；其余区域应力较小。

顶车工况：最大应力为87 MPa，发生在侧梁顶车位处，小于Q235A 材料235 MPa 的屈服强度，其余区域应力较小。

抬车工况：最大应力为262 MPa，发生在牵引梁抬车位处，小于Q420NQR2 材料420 MPa 的屈服强度；其余区域应力较小。

吊车工况：最大应力为114 MPa，发生在吊耳装配位置处大横梁腹板上，小于Q345NQR2 材料345 MPa 的屈服强度，其余区域应力较小。

车体在垂向静载荷作用下，中梁中部相对于心盘的垂向位移为6.519 mm，挠跨比为0.390/700，小于《规范》规定的1/700。

车体静强度分析结果表明：该车车体静强度、垂向弯曲刚度满足TB/T 1335—1996 的相关规定。

6 结束语

通过对现有国铁轨道平车在国内地铁线路适应移植及改进的探索与研制，该地铁线路轨道平车已交付用户使用，为地铁线路施工、设施维护保养作业提供了稳定可靠的无动力载具和解决方案。