可变轨距车辆限界装置的设计与应用

范俊超

(中车齐齐哈尔车辆有限公司冷工艺部 黑龙江 齐齐哈尔 161002)

1 项目背景

车辆限界装置用于车辆的制造外形尺寸检查，确保车辆外形尺寸符合机车车辆限界要求，保证车辆在铁路线路上的运行安全，防止车辆撞击邻近线路的建筑物和设备。但是，随着产品越来越多样化，仅使用一种规格尺寸的车辆限界无法满足实际需求。由于传统限界装置(见图1)的横梁和框架都是固定的，这就导致了其使用的局限性，当改变车型时，无法灵活自如地调整适应。为解决此问题，中车齐齐哈尔车辆有限公司设计了一种可横向移动，且横梁可上下升降的限界框架以满足多种车型的使用需求(见图2)。

图1 传统车辆限界装置 图2 改进后的车辆限界装置

2 技术原理与改进方案

(1)在基础地面上设置有不同排列方式的各种轨距的轨道，通过限界装置底部的电机减速器,精确调整限界装置与轨道之间的相对位置,与轨道中心对齐后，调整好锁紧机构，实现精确定位。

(2)调节升降横梁，由于限界装置上设置有链传动机构，通过转动传动轴，将横梁调整至合适位置，操作人员更换对应车型的轮廓检测板，继续转动传动轴，可使轮廓检测板的安装位置较为精确。

(3)当车辆通过限界时，如有刮碰，轮廓检测板会随之摆动，固定在轮廓检测板上的传感器将会发送信号。

3 结构设计

车辆限界装置主要由固定框架、升降横梁、可放倒走台及护栏、走行小车等组成(见图3)。

图3 车辆限界装置结构组成

(1)固定框架

固定框架由3段小框架用螺栓连接而成，每段小框架由方管与法兰板焊接而成，这种结构既保证了足够的强度与刚度，又是一种柔性化设计，由于每一段尺寸较小，加工相对容易，所以，能够较好地保证精度，日后维修也便利许多，又大幅降低了其在运输过程中的成本与损坏风险。

(2)升降横梁

升降横梁是改进方案的重点项目之一，它也是由方管等部件组成的钢结构，其上连接有4组滑轮，固定框架上有滑道、传动机构和调整锁紧装置(见图4)，使用时仅需转动传动机构，即可上下调整升降横梁的高度(由于有配重装置，完全抵消了横梁的自重，所以调节起来非常方便)，通过观察调整锁紧装置的刻度尺，可以清晰而准确地调整到适合的位置，调整结束后锁紧升降横梁，即完成了横梁的升降。

图4 升降横梁组成

(3)可放倒走台及护栏

在完成横梁升降之后，工作人员需要站在走台上更换车辆限界外轮廓板。走台使用完毕后，可在地面通过棘轮摇杆装置将走台摇起至合适的高度，使车辆顺利通过限界装置而不刮碰到走台，同时将护栏折叠放倒，这样可以在走台与护笼之间腾出很大的空间，加大走台摇起的角度，来配合升降横梁上升至更高，由此可满足尺寸较大车辆的检查需求(见图5)。

(a)工作状态位 (b)闲置状态位图5 可放倒走台

(4)走行小车

走行小车也是改进方案的重点项目之一，主要由底座、车体、电机减速器、齿轮齿条、直线导轨、定位夹紧装置、刻度尺等部件组成。工作时将定位锁紧板的螺母拧松，启动带抱闸的电机减速器,带动车体经直线导轨平稳地在底座上移动，可通过安装在底座上的刻度尺观测移动距离，准确停稳后，锁紧螺母，同时起到了定位及保证整个限界装置稳定性的作用，防止限界装置倾翻。为了双保险，在一侧设置了斜撑装置，在调整好限界装置的位置后，利用斜撑装置将限界装置与地面牢固连接，防止由于天车刮碰或室外大风等不定因素导致限界装置倾翻。另外为了防止限界框架在移动时发生变形，在框架底部安装了横撑装置，使用时利用销轴连接，走行完毕后可将其向上收起至固定框架内，不占用多余空间(见图3)。

4 推广情况及强度分析

该限界装置目前为以下5种轨距设计(见表1)，可通过在地面或基础中铺设不同轨距的轨道来实现应用。

由于此装置为龙门结构，走行小车设置在龙门结构的左右两端底部，其中一台装有电机减速器驱动小车，另一台无驱动装置。在启动时，有驱动装置的小车首先产生位移，由龙门框架带动从动小车在轨道上移动，故无横撑结构的龙门框架会有外扩现象，通过图6中的有限元分析可知，在没有安装横撑时，框架所受最大应力为267 MPa，在加装了横撑后，整个龙门结构形成了较为稳定的矩形框架，受力情况得到明显改善，最大应力降为6.67 MPa，更加可靠耐用。

(a)无横撑时 (b)有横撑时图6 强度分析

5 结束语

可变轨距车辆限界装置的设计，有效解决了在对多种车型铁路货车制造外形尺寸进行检查时，限界尺寸规格繁杂的技术难题，现场实际使用情况效果良好，可为以后此类结构的设计提供参考。□