双模式运行系统在接触网检修作业车上的应用与解析

2019-08-30李建

报刊精萃 2019年2期

李建

苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司，江苏苏州 215000

1 作业车双模式运行系统介绍

80 公里/小时接触网检修作业车（以下简称“作业车”）是接触网维护、拆装和抢修的专业设备。作业车的双模操作系统由液压传动和液力传动实现，可以驱动作业车以80 公里/小时的速度运行，并以0-10 公里/小时的低速和恒速运行。

作业车采用的是MAN D2842 LE606 型柴油机，柴油机装车功率662 kW，额定转速2 100 r/min，采用电控机械驱动泵油嘴。其主要结构型式为四冲程、V 型、水冷、涡轮增压、增压空气中间冷却。采用EDC电子控制注入，具有功率自动补偿和自我保护功能。柴油机可实现内部诊断。与柴油机匹配的液压变速箱为德国福伊特T312BRE 型变速箱。此变速箱能自动适应大部分行驶阻力范围内的线路变化，形成无级牵引速度特性，液压传动效率高于90%。

换档过程中牵引力未被切断，柴油机与驱动装置之间可以消除振动冲击，起动性能平稳，磨损较小，起动性能良好。T312BRE 变速箱具有电子监控、故障诊断和运行数据记录系统，维护成本低。在高里程、高负荷运行条件下，运行成本低，使用寿命长。柴油机输出端至变速箱、变速箱至高速轴齿轮箱、高速轴齿轮箱至低速轴齿轮箱的三个万向轴法兰直径为225 mm。柴油机自由端万向轴法兰直径为180mm。低速轴齿轮箱与高速轴齿轮箱之间的万向轴的仰角为1.62 度，柴油机自由端的万向轴水平放置。变速箱与高速轴齿轮箱之间的万向轴的高度为2.405度，柴油机与变速箱之间的万向轴的高度为0.768 度。

作业车变速箱分为输出端和自由端。输出端分配器内安装有两台液压泵，主要用于冷却装置液压系统的动力；自由端分配器内安装有三台液压泵，分别用于低速操作、车体支撑锁紧装置和操作设备的动力。本车配备两套相同的变速箱，每套车轴变速箱分为高速变速箱和低速变速箱两种。在高速牵引运行的情况下，变速箱从液压传动箱获得动力，减速后通过高速变速箱的一档分配动力。动力传递方向改变后，动力传递到轮轴上；另一种方式直接传给低速变速箱，变速箱在改变动力传递方向后传给另一轮轴，为列车车轮提供驱动力矩。在低速工况下，变速箱从液压马达获得动力，减速后通过低速变速箱一档分配动力。动力传递的方向是一个方向改变，然后传递到轮轴；另一个方向直接传递到高速齿轮箱，然后传递动力传递方向到另一个轮轴，后者为车轮提供驱动力矩。

2 作业车运行系统传动链分析

作业车第一端的动力系统实现车辆的高速运行或低速运行功能，并为第一端的冷却装置提供动力；第二端的动力系统实现车辆的高速运行，为第二端的冷却装置提供动力。这两个动力系统可以独立工作，也可以同时输出动力。图1 为车辆第一端传动系统的布置示意图，图2为车辆第二端传动系统的布置示意图。

图1 Ⅰ端传动系统布置简图

图2 Ⅱ端传动系统布置简图

高速牵引运行时，动力系统第Ⅰ端和第Ⅱ端的输电相同。柴油机输出端输出的动力通过万向节轴传递到液压传动箱的输入法兰，然后通过万向节轴从液压传动箱的输出法兰传递到轴齿轮箱，每个转向架上有两个轴齿轮箱。动力传递顺序如下：主柴油机输出端输出法兰→联轴器→万向轴→传动箱→万向轴→高速车轴齿轮箱（轮对）→万向轴→低速车轴齿轮箱→轮对。低速运转时，第Ⅰ端柴油机工作，第Ⅱ端柴油机停止，第Ⅰ、Ⅱ端液压传动箱不工作。第Ⅰ端柴油机以1500 r/min 或1800 r/min稳定运行，车辆进入低速运行模式。低速轴齿轮箱上的离合器接合，柴油机的自由端通过万向轴将动力输入变速箱，变速箱上安装有低速液压泵。液压泵驱动低速轴齿轮箱，液压马达分别安装在第Ⅰ端和第Ⅱ端的转向架上。动力系统的动力传递顺序如下：Ⅰ端主柴油机自由端输出法兰→联轴器→万向轴→分动箱→作业走行用液压泵→驱动低速走行用马达→离合器→马达带动低速车轴齿轮箱里的齿轮→轮对→高速车轴齿轮箱→轮对。

当车辆低速行驶时，它通过液压系统提供驱动力并控制车辆的行驶速度。根据车辆运行的要求，低速运行的液压系统应能实现0-10 公里/小时的低速和恒速运行。车辆低速行驶液压系统为闭式液压系统，由一台电控轴向活塞变量液压泵、两台低速大扭矩径向活塞定量液压马达和多个液压附件（包括电子控制部件）组成。低速行走液压泵安装在与柴油机自由端相连的分动箱上。液压马达安装在Ⅰ、Ⅱ端转向架低速轴齿轮箱上。

3 作业车运行系统单机牵引能力分析

按照整车运行性能的设计要求，作业车动力传动系统能够满足作业车牵引55 t 重量，在平直的线路上，最高运行速度为80 km/h，剩余加速度为0.05 m/s 。作业车在平直道上自运行的最高速度为100 km/h，启动牵引力为124 kN，持续牵引力为87 kN，持续速度为31 km/h。图3作业车预期牵引特性曲线。

图3 作业车预期牵引特性曲线

车辆上的T312BRE 液压传动箱具有液压制动功能，能满足车辆在长下坡时的恒速运行。液压制动的最大制动力为88 千牛，最大制动功率为800 千瓦。液压制动可应用于制动曲线所包围的区域内的车辆。

图4 作业车液力制动特性曲线

图5 所示为作业车低恒速作业运行时的牵引特性曲线，由预期牵引特性曲线可以看出，作业车在牵引50 t 工况下能够满足最大10 km/h 的运行速度，且能够通过33%的坡道。

图5 作业车低恒速作业牵引特性曲线

4 作业车双模式运行系统的切换及安全联锁

在高速牵引和低速运行两种运行模式下，运行车辆能自动切换和联锁。当工况发生变化时，只需操作司机室控制台上的工况开关，两种工况可通过程序控制自动切换。在高速牵引运行条件下，与低速运行条件有关的工作机械就位，工作平台和高空斗锁定，天窗顶棚关闭，车身支撑锁定装置解锁，轴齿轮箱离合器分离等。只有当上述低速运行信号全部到位后，作业车辆才能进入高速牵引运行状态，与低速运行有关的机构不得采取任何行动。

低速运行时，车体支撑锁紧装置与运行设备联锁，轴齿轮箱离合器接合，车体支撑锁紧装置和离合器接合信号均到位，车辆进入低速运行运行状态。低速运行时，车体支撑锁紧装置和车轴齿轮箱离合器不应解锁。