出口泰国的米轨机车车体设计

李月娟 谢经广 王龙

摘 要： 本文介绍了一种出口泰国的米轨机车车体的总体布置、设计特点及仿真试验情况。

关键词： 米轨；车体设计；结构特点

1 前言

该米轨机车是我公司为适应泰国干线运输而研制的一种交流传动米轨货运内燃机车。其装车功率2380kW，最大运行速度100km/h。该车车体的设计充分考虑了相应的技术规范及泰国多雨潮湿等特殊自然环境。

2 车体概述

该机车车体采用内走廊侧壁桁架式承载结构。机车两端各设一个司机室。以六道间壁将车体分成七个室，分别为司机室Ⅰ、电气室、主发室、动力室、冷却室、辅助室和司机室Ⅱ。为便利机车设备的组装及拆卸，在电气室、主发室、动力室、辅助室车顶上设置了可拆卸的顶盖，冷却室设置了可移除的通风窗。在动力室车顶部位装有两根可拆弯梁，便于柴油发电机组的整体吊装。车体总体布置如图1所示。

3 车体主要部件及特点介绍

3.1 司机室

司机室为整体焊接结构，外形简洁大方。为保护司乘人员在碰撞事件中免受伤害，司机室前端进行了防撞设计。为提高司机室的隔热、隔音性能，采用双间壁、双层顶设计。

司机室内设备的布置、色彩的选取符合人机工程原理，满足UIC标准。该室给司乘人员提供一个安全、可靠、舒适、整洁明亮、色调和谐、视野开阔、仪表监视直观的条件；并且便于司机操作和日常的检查维修。司机室内非金属材料符合无毒、低卤、阻燃的要求。内部装饰及降噪材料均为阻燃、不危害人体健康和环境的类型。

3.2 车架

车架主要由前后端部、左右侧梁、旁承梁、柴油机及主发电机支撑梁、各间壁横梁、设备安装梁、风道装配、排污装置和盖板等组成。其中车架左右侧梁前后设有牵引拉杆座，用以与转向架牵引杆相连，达到传递牵引力、制动力的作用。牵引拉杆座上设有吊车筒和架车座，供起吊机车和架车用。在车架端部两侧设有救援吊车筒，供紧急救援用。车架前、后端部设有牵引梁，梁内装有牵引缓冲装置。

此外由于柴油机与主发电机为刚性连接，两者共有十个弹性支撑点。十点支撑跨度大，位置精度要求高，故对该处的支撑结构设计及制造工艺要求很高，最终采取了独立支撑座并看可根据制作公差对支撑面进行合理加工。机车总组装完成后的各项试验证明这种十点支撑新结构的研制是成功的，完全达到预期效果。

3.3车体通风设施

机车上需要通风的设备较多，根据设备用风仿真分析计算结果进行了相应通风设施的布置。需要布置通风设施的室有电机室、动力室、冷却室和辅助室。

电机室为集中进风室。柴油机、主发电机，冷却塔及前架通风机及电阻制都从该室吸风，故在电机室的车体侧壁和车顶侧壁均布置了进风窗，同时为避免雨水大量进入，窗的类型选为机械分离式滤清器；电阻制动的进风口对应了在侧壁上布置的网状通风窗，其出风口处布置了出风道，并布置了防雨型瓦楞窗。

主發电机和柴油机的散热都集中在动力室，主发电机的出风口也在动力室，对此在该室车体侧壁布置了机械分离式滤清器，车顶侧壁上左右两侧各布置了一台轴流式通风机来排出室内的热量。

冷却室布置有后转向架通风机，结合该室的通风要求车体侧壁两侧布置了大面积的网状通风窗。

辅助室的用风设备是辅助变流柜。在辅助室的两侧壁上布置机械分离式滤清器来满足其进风要求，通过变流柜自身冷却循环系统，最终从车顶固定式百叶窗排出。

3.4 车体防腐的措施

由于当地为热带多雨环境，故机车防腐尤为重要。其车体材质采用高耐候钢。

在防水方面，所有门、窗和顶盖均做好密封；除冷却室外，其它需要进风的室均采用机械分离式滤清器，该装置的滤水能力达90%以上；针对冷却室进水较多的情况，将冷却室和相邻室的车架盖板均采用对接方式并焊缝打磨平整，间壁与车架连接处焊后用密封胶抹平，从而有效避免积水和存水。在排水方面，将冷却室盖板上增加排水口；在机械分离式滤清器下方布置接水盘和排水管将聚集的水排出车外。

3.5 车体前端的防撞设计

由于当地铁路平交道口较多，与来往车辆或动物相撞的几率较大，为更好地保护司乘人员的安全及降低碰撞后损害，进行了防撞结构设计。司机室前端设计了防撞墙，在其前端蒙皮采用10mm厚钢板；车架两端设有防爬结构，在机车发生碰撞时，通过防爬齿板相互咬合，使碰撞载荷能够直接传递到机车上；对排障器进行了结构优化，并在车架端板处布置了支撑架。

3.6 司机室噪音的控制

为满足客户对噪音的要求，车体在车体结构方面采取了多项措施：1.司机室间壁加厚到160mm；2.对司机室各接口及搭接部位进行密封；3.对两个司机室、辅助室、动力室、电机室及电气室进行了最大程度的内装。在机车设备方面，对司机室内发生的设备都提出了较低的噪音要求，对个别设备（如后转向架牵引电机通风机、交流辅助发电机）提出了新的噪音指标；对主要声源—柴油机配备了消音器。

内装采用的隔音降噪材料中引入了新材料（阻尼隔音垫、吸音板），在材料的使用过程中采取用三种组合结构代替常规的单一超细玻璃棉，即阻尼隔音垫、吸音板和超细玻璃棉。

用户对首两台机车进行了噪音测试，各项指标均达到预期要求。

4 车体的主要试验—车体静强度试验

为验证车体的强度及刚度是否满足设计要求（见表2），在设计阶段利用有限元分析软件ANSYS进行了多次计算和结构变更，计算结果可满足技术要求。

在车体结构制作阶段，对车体再次验证，进行了车体静强度试验。试验方法参照TB/T2451-1995《内燃、电力机车车体静强度试验方法》进行。计算工况及加载值见表2。

其中车体载荷指车体自重、运用整备重量与车上设备重量之和。

根据试验要求按照试验方法完成了试验。试验结果如下：纵向拉伸、纵向压缩、救援试验工况中各应力测点的应力值均小于其位置的材料屈服应力，垂向试验工况中各应力测点的应力值均小于其位置的0.6倍材料屈服应力；在1倍的垂直载荷时，整车最大挠度3mm；在1.3倍的垂直载荷时，整车最大挠度5mm；在2倍的垂直载荷时，整车最大挠度8mm。由此可见，该车的强度和刚度均满足设计要求。

5 结语

该车车体严格按照泰方及相关标准的要求进行设计和制作。该机车简洁大方的外观、符合人机工程学的的司机室、操作台的合理布置，得到了泰方验收人员的一致好评。该车的成功研制丰富了机车产品系列，为后续车体设计和制造积累了宝贵经验。

参考文献

[1]出口泰国SDA3型机车车体架静强度试验报告.2014.2.20.

[2]卓文俊，张志刚，黎焕先.中小功率调车机车低成本轻量化车体设计[J].内燃机车，2013，（6）.