一种光缆引接通信车总体设计

［韦海波 甘泉 蒙志雄］

1 引言

光缆引接通信车用于机动通信节点快速接入场景，在较为复杂路况中按照车速快速布缆、收缆；同时还具备光缆快速熔接维修、被复线和SDH 光接入、网络交换数据汇聚、无线光中继传输等功能[1-2]。通过综合运用引接车各项功能有效提升系统通信保障能力。

2 结构总体方案设计

2.1 主要功能及技术指标要求

载车要求选用二类越野底盘，整车符合GB146.1-1983《标准轨距铁路机车车辆限界》和GB1589-2016《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》，可在三级公路及硬戈壁上行驶。加装空调及取暖设施，具有良好的隔热、防尘功能，机柜及设备采用减震及加固措施，符合机动运输要求。

2.2 车辆的选用及改装

该车辆要求长时间在戈壁沙漠中行驶，工作条件比较恶劣。选用陕汽SX2153B（6×6）型越野汽车二类底盘作为承载底盘，底盘主要性能参数如表1 所示，并在原有底盘上进行如下改装：

表1 SX2153B（6×6）型底盘性能参数表

（a）加装自动调平系统：底盘中、后部分别设置4个10T 支撑力的千斤顶，左右对称；

（b）加装ABS 制动防抱死系统；

（c）底盘需配置4 套挡泥板，分别安装于底盘后部轮胎大梁两侧；

（d）将原车12.00-20 普通轮胎更换为12.5R20 越野子午线轮胎；

（e）在底盘大梁上增加运载平台以便方舱安装，平台平面距轮胎上沿距离不小于200 mm，采用钢结构与底盘大梁用U 型螺栓牢固相连。

2.3 方舱结构

方舱作为设备装载和人员工作的空间，舱体由复合板片、角件和包角组成，舱顶喷防滑漆，具有保温、密封等性能。

方舱板片采用夹芯复合大板制作技术，板片骨架主要由优质钢方管焊接而成，板片厚度约为50 mm，外、内蒙板采用防锈铝板制作、板片中间填充硬质聚氨脂泡沫、板片结构形式如图1 所示。

图1 板片结构示意图

由图1 可见，为了阻止内、外蒙板间通过钢质方管传递热量，在内蒙板与钢方管间垫有6 mm 厚的PVC 发泡板，作为断热桥。采用这种工艺制作的板片，表面平整、美观，每平方米表面不平度不大于2 mm；聚氨脂发泡材料厚度均匀、填充饱满、粘接牢固；具有较高的载荷比；热传导系数不大于1.5 W/m2·℃。板片合拢时，为保证板片之间连接强度，板片与板片的内、外包边均采用铝型材包边，采用胶接加铆接的方式，起到紧固、密封和装饰的作用。板片合拢的结构形式如图2 所示。

图2 板片合拢结构示意图

采用以上工艺制作的板片，能保证舱体的外形尺寸，满足舱体承载的性能要求。

2.4 系统整体结构及布局

收放缆通信车按布局划分，车内部分和车外部分。

车外部分包括：陕汽SX2153B 底盘、运载平台、柴油发电机、空调、方舱、千斤顶、天线升降杆、北斗天线、无线光天线、柴油发电机等。

车内部分包括：通信机柜、线缆架、通信设备、收放缆设备、工作平台，航空座椅等。

3 结构总体设计

结构设计的基本原则和要求：在保证系统功能完成的基础上，重点考虑质心位置和人机工程，使引接车布局合理、美观大方、操作方便、乘座舒适[3]。

3.1 车外部分

车外部分布如图3 所示。

图3 车外布局图

舱体前壁上部安装两台4 kW 一体管道式空调，空调机的送、回风口与舱内的顶部设有半包围结构的风道形成通风回路，为舱内随乘人员提供一个舒适的工作环境。

舱体前壁下部安装柴油发电机，与蓄电池组、逆变电源等组成一套供配电系统，为整车系统提供工作需要的直流电和交流电。

车辆调平机构采用国内先进的自动调平系统，包括自动感应调平控制单元及4 个位于运载平台四角的液压千斤顶，在车辆停止状态下使方舱高效调平，以保证无线光通信天线快速对准。

在方舱的侧面设计折叠式登顶梯，方舱尾部设计抽拉式登舱梯，以便操作人员上下平台，梯子能承受1.8 kN 载荷，保证人员的安全。

舱体后壁左侧安装1 根10 m 电动升降杆。电动升降杆固定在方舱后壁及副车架上，天线杆上部安装无线光通信天线。

3.2 车内部分

车内布局如图4 所示。

图4 车内布局图

方舱内部左前方安装工作台，工作台面放置固定电话机、随车电脑等设备。舱内设置两个航空座椅，座椅俯仰、位移均可调节，保证随车人员设备操作的便利性及乘坐的舒适性。

方舱右前方安装一个19 英寸32U 通信机柜，机柜的底部及后壁均安装有减震器，缓和了车辆行进中带来的冲击和振动，有效的保护了机柜内部的通信设备。

右前方与左后方（略）安装有线缆架，下部分用于存放线缆，上部分用于存放车内附件。

右后方安装线缆引接设备，引接设备主要功能是按照车速快速布缆、收缆。

3.3 人机工程设计

为满足舱内外设备安装维修方便及人机工程要求，对整车各结构安装进行可达性设计。各孔口罩在舱内安装位置均考虑在隐蔽的同时具有维修拆卸方便性，天线、天线箱、附件箱等设备使用拆装互不干涉，整车四周安装设备尽量靠近人体易接触位置安装，方便人员操作。

在整车设备布局上，尽量做到人员操作的舒适性，工作台上设备安装位置与座椅间距充分考虑人机工程性；侧窗高度满足人员视角要求。

舱体壁板采用聚氨酯泡沫复合板制作，聚氨酯泡沫材料具有比较均匀的泡孔结构，并具有较好的吸隔声性能、阻燃性等。

4 主要分析计算

4.1 质心位置计算

经测量，结果如表2 所示。

表2 整车计算

（1）整车纵向质心位置

（2）整车横向质心位置

（此为距对称中心右偏量）

（3）整车质心高度

（距地面）

其中，W 为总质量，X 为纵向质心位置，Y 为横向质心位置，Z 为质心高度。

通信车质心位置计算为：距前轴向后3 034 mm，距对称中心向右16.8 mm，距地面高度1 182 mm，满足装车要求。

4.2 轴荷分配计算

根据SX2153B 型底盘战术要求,前桥负荷不大于5 500 kg，后桥负荷不大于9 500 kg。

中后桥负荷由公式（1）计算为9 480 Kg，未超过原底盘后桥最大允许总质量9 500 kg，满足负荷要求。

其中，L 为轴距。

前桥负荷由公式（2）计算为5 315 Kg，未超过原底盘前桥最大允许总质量5 500 kg，满足负荷要求。

根据GB7258-2004[4]的规定：“机动车在空载和满载状态下，转向轴轴荷（或转向轮轮荷）与该车整备质量和最大允许总质量的比值不允许小于20%。”

根据上述计算结果可知，通信车轴荷分配符合要求。

4.3 稳定性计算

（1）横向稳定性计算

①检验方法：

根据GB7258-2004[4]的规定：“车辆在空载、静态状态下，向左侧和右侧倾斜的最大侧倾稳定角不得小于30°”。侧倾稳定角θ 按下式（4）计算：

其中，B=2 058 mm 为两后轮轮距，H 为质心高度，C 为质心偏离程度，由公式（4）可知，计算侧倾角θ 为35.7°，满足标准中的规定。

②检验方法：

按照汽车力学理论，在坡道上静止时不侧滑侧翻时，应满足公式（5）中的条件。

其中φ 为道路附着系数，通常取为0.6，计算结果约为0.85 ＞0.6，满足汽车在坡道上静止时不侧滑侧翻要求。

③检验方法：

按照汽车力学理论，在水平路面上以等速等半径转向时不侧滑侧翻时，应满足公式（6）要求。

计算结果约为1.45 ＞0.6，满足汽车转向时防侧滑侧翻要求。

（2）纵向稳定性计算

①检验方法：

由公式（7）（8）计算车辆在16°坡度（按底盘最大坡度50%计算）上行驶时轴荷分布校核，经计算得：

式中：X—为质心与前轴的水平距离；

H—为质心高度；

L—为轴距；

G—为汽车总重量。

根据GB7258-2004[4]的规定：“机动车在空载和满载状态下，转向轴轴荷（或转向轮轮荷）与该车整备质量和最大允许总质量的比值不允许小于20%。”

由公式（9）计算可知，该车整备质量和最大允许总质量的比值为35.7%，满足标准要求。

②检验方法：

按照汽车力学理论，低速上坡不翻车或滑移的条件为：

式中：b—质心到后轴的距离；

H—质心高度；

Φ —地面附着系数，通常取0.6。

计算结果约为0.85 ＞0.6。

③检验方法：

按照汽车力学理论，下陡坡紧急制动不向前翻的的条件为：

其中a 为质心到前轴的距离。

计算结果约为1.45 ＞0.6。

最终经计算得总质量14 795 kg，质心位置为纵向质心位置3 034 mm，横向质心位置中心偏右16.8 mm，质心高度（距底角件面）1 182 mm。总质量、质心高度及轴荷分布满足底盘参数要求，整车稳定性较好，满足车辆安全行驶的要求。

5 结语

光缆引接车底盘选型中充分考虑了运载车辆的外形尺寸、载重能力、越野通过性、可靠性等因素。方舱制造运用成熟可靠的制作工艺；车辆改装符合人机工程学要求，既考虑到人机功能的正常发挥，又照顾设备的布局合理、美观整洁。另外，通过分析计算，保证车辆行进的稳定性及安全性，使任务系统在不同的地貌状况中能正常工作。