平交道式移車(chē)臺(tái)的研制

褚福城

(中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司齊斯重裝公司 黑龍江 齊齊哈爾 161002)

移車(chē)臺(tái)是鐵路車(chē)輛生產(chǎn)制造及修理過(guò)程中，在不同軌道間平行轉(zhuǎn)軌作業(yè)所必用的專用非標(biāo)設(shè)備。傳統(tǒng)移車(chē)臺(tái)坑深多在300～800 mm，中車(chē)齊齊哈爾車(chē)輛有限公司齊斯重裝公司在傳統(tǒng)移車(chē)臺(tái)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶需要研發(fā)出平交道式移車(chē)臺(tái)(見(jiàn)圖1),適用于標(biāo)準(zhǔn)鐵路車(chē)輛、地鐵車(chē)輛及高鐵車(chē)輛等在制造及維修工序中的平行轉(zhuǎn)軌運(yùn)輸作業(yè)，并且其運(yùn)行軌面與車(chē)間軌面的高度差為-50 mm的緩坡，有效解決了無(wú)軌車(chē)輛及鐵路車(chē)輛的地面交通難題。

1 平交道式移車(chē)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)有坑移車(chē)臺(tái)相比，平交道式移車(chē)臺(tái)主要

圖1 平交道式移車(chē)臺(tái)

具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：(1)沒(méi)有基礎(chǔ)坑，無(wú)須設(shè)置基礎(chǔ)坑安全護(hù)欄，同時(shí)減少了基礎(chǔ)坑帶來(lái)的安全隱患；(2)減少了基礎(chǔ)坑及安全護(hù)欄的建造成本，且避免了安全護(hù)欄對(duì)場(chǎng)地的阻礙；(3)車(chē)間車(chē)輛及叉車(chē)、貨車(chē)、員工等都能順利通過(guò)移車(chē)臺(tái)走行基礎(chǔ)平面，使車(chē)間工序流程合理、高效；(4)既提高了空間利用率，又提高了生產(chǎn)效率；(5)車(chē)間整體布局平面合理，減少?gòu)S房建造費(fèi)用,也減小了廠房使用面積。

2 主要性能指標(biāo)

額定載重：100 t；移車(chē)臺(tái)主體長(zhǎng)度：30 m；電機(jī)安裝總功率：30 kW；走行軌道軌距：12 000 mm；走行速度：0～30 m/min ；移車(chē)臺(tái)自重：50 t；移車(chē)臺(tái)走行軌面高：-50 mm。

3 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

因?yàn)橐栖?chē)臺(tái)走行區(qū)域要求鐵路車(chē)輛能夠從地面通過(guò)，因此必然存在車(chē)間軌道與移車(chē)臺(tái)走行軌道垂直交叉的問(wèn)題。為保證車(chē)間車(chē)輛正常通過(guò)，鐵路車(chē)輛通過(guò)軌道設(shè)置為通長(zhǎng)無(wú)斷點(diǎn)鋪設(shè)，為確保移車(chē)臺(tái)走行輪能夠通過(guò)車(chē)間車(chē)輛運(yùn)行軌道，移車(chē)臺(tái)走行軌道設(shè)置為高于車(chē)輛通過(guò)軌道20 mm鋪設(shè)，而為保證交叉處車(chē)間車(chē)輛的正常運(yùn)行，將移車(chē)臺(tái)運(yùn)行軌道與車(chē)輛通過(guò)軌道交叉處斷開(kāi)200 mm豁口(見(jiàn)圖2)，所以移車(chē)臺(tái)采用輪組結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)走行輪，方便順利通過(guò)豁口。

圖2 基礎(chǔ)軌道

4 設(shè)計(jì)方案

平交道式移車(chē)臺(tái)的微坡高度差為50 mm,載重為100 t，其整體結(jié)構(gòu)主要由主體車(chē)架、輪組走行結(jié)構(gòu)、渡橋系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及安全警示裝置等組成。

4.1 主體車(chē)架

主體車(chē)架主要由兩側(cè)主梁、中間橫梁及縱梁組成立體網(wǎng)狀箱型結(jié)構(gòu)組焊而成，其中主梁為高850 mm×寬400 mm的箱型梁結(jié)構(gòu)，上下蓋板厚度為20 mm，兩側(cè)腹板厚度為12 mm，且中間加筋板，筋板厚度8 mm，間隔500 mm；橫梁為高120 mm×寬300 mm的箱型梁結(jié)構(gòu)，縱梁(軌道承載梁)為高120 mm×寬240 mm的箱型梁結(jié)構(gòu)；軌道截面寬度為70 mm，高35 mm，材質(zhì)為45#鋼調(diào)質(zhì)處理；主梁、橫梁及縱梁組焊成移車(chē)臺(tái)車(chē)體承載鋼結(jié)構(gòu)骨架，此種結(jié)構(gòu)可將轉(zhuǎn)軌車(chē)輛重量在車(chē)輪與移車(chē)臺(tái)接觸處進(jìn)行橫向及縱向分解，最終分解到移車(chē)臺(tái)2條主梁，且具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗扭、抗彎剛度好，變形小，承載力大等特點(diǎn)[1-3]，保證移車(chē)臺(tái)重載高速運(yùn)行時(shí)車(chē)體具有足夠的剛度及強(qiáng)度。

4.2 輪組走行結(jié)構(gòu)

該移車(chē)臺(tái)走行系統(tǒng)由2個(gè)主動(dòng)傳動(dòng)輪組機(jī)構(gòu)及4個(gè)從動(dòng)傳動(dòng)輪組機(jī)構(gòu)組成，每個(gè)主動(dòng)輪組機(jī)構(gòu)由1個(gè)15 kW減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，減速機(jī)通過(guò)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)4個(gè)走行輪同步運(yùn)行，輪組走行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類似坦克走行機(jī)構(gòu)，即將傳統(tǒng)的1個(gè)走行輪由1個(gè)走行輪組的4個(gè)走行輪代替，這樣可以保證4個(gè)輪中任何1個(gè)輪運(yùn)行到軌道懸空處時(shí)，其他3個(gè)輪能夠承載移車(chē)臺(tái)的走行任務(wù)，使移車(chē)臺(tái)順利通過(guò)移車(chē)臺(tái)走行軌道交叉斷口處(見(jiàn)圖3)，移車(chē)臺(tái)走行速度0～30 m/min 無(wú)級(jí)可調(diào)；減速機(jī)集電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速箱為一體；電機(jī)由變頻器控制，通過(guò)調(diào)整頻率來(lái)保證各主動(dòng)輪的同步運(yùn)行及運(yùn)行速度的靈活可調(diào)性，該驅(qū)動(dòng)型式具有同步性好、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低、傳動(dòng)效率高、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和控制系統(tǒng)變頻調(diào)速要求。

圖3 走行輪組通過(guò)軌道交叉口示意圖

4.3 渡橋系統(tǒng)

渡橋系統(tǒng)主要由鋼結(jié)構(gòu)骨架、軌道及電動(dòng)推桿等部分組成，渡橋工作原理：當(dāng)車(chē)輛需要通過(guò)時(shí)，電動(dòng)推桿伸出，使渡橋落到基礎(chǔ)承載板上，渡橋上的軌道作為過(guò)渡軌道使車(chē)輛通過(guò)；當(dāng)車(chē)輛通過(guò)后，電動(dòng)推桿收回，渡橋離開(kāi)基礎(chǔ)承載板，移車(chē)臺(tái)可進(jìn)行下一步操作。

為保證渡橋有良好的焊接性及較高的機(jī)械性能，渡橋軌道采用35#鋼制造，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理以獲得較高的綜合機(jī)械性能，保證在車(chē)輛經(jīng)過(guò)渡橋時(shí)，渡橋保持良好的剛度及穩(wěn)定性。在渡橋軌道端部設(shè)有微調(diào)軌道，用以調(diào)整渡橋軌道與基礎(chǔ)軌道對(duì)接時(shí)的偏差。采用電動(dòng)推桿驅(qū)動(dòng)渡橋放下與抬起，電動(dòng)推桿的工作原理為，采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)減速后帶動(dòng)一對(duì)螺桿、螺母機(jī)構(gòu)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，利用電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)完成推、拉動(dòng)作；電動(dòng)推桿推、拉速度為50 mm/s，行程300 mm可調(diào)，電動(dòng)推桿設(shè)有過(guò)載保護(hù)裝置及行程限位保護(hù)裝置，當(dāng)推桿行程達(dá)到極限位置或超過(guò)額定推、拉力一定數(shù)值時(shí)，推桿自動(dòng)停機(jī)，起到自動(dòng)保護(hù)作用，使電動(dòng)推桿不至損壞，并且行程限位裝置可根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)整，其裝置體積小、調(diào)整方便。為保證渡橋抬起后不與車(chē)輛發(fā)生干涉，通過(guò)限位開(kāi)關(guān)控制電動(dòng)推桿的行程來(lái)控制渡橋抬起高度，并且抬起高度可調(diào)。

電控系統(tǒng)通過(guò)控制渡橋升降的接觸器與移車(chē)臺(tái)運(yùn)行接觸器輔助觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)渡橋系統(tǒng)與移車(chē)臺(tái)行駛系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能，即在渡橋展開(kāi)時(shí)，移車(chē)臺(tái)不能移動(dòng)；移車(chē)臺(tái)移動(dòng)時(shí)，渡橋不能下落[4]。

4.4 控制系統(tǒng)

移車(chē)臺(tái)采用無(wú)級(jí)調(diào)速、可編程控制器(PLC)集中控制的控制方式，在移車(chē)臺(tái)的操作室內(nèi)設(shè)有控制柜及操作臺(tái)，操作臺(tái)上設(shè)有操作桿及按鈕；通過(guò)操作桿及按鈕可以完成移車(chē)臺(tái)前進(jìn)、后退、制動(dòng)、停機(jī)、緊急停止、對(duì)軌、點(diǎn)動(dòng)等操作，通過(guò)控制變頻器的頻率，從而自動(dòng)完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速。變頻器具有報(bào)警提示功能，在顯示器上顯示出相應(yīng)的故障診斷編碼,只要查對(duì)編碼便可知故障性質(zhì)，即可針對(duì)故障性質(zhì)進(jìn)行故障排除；PLC可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)軌的程序控制，系統(tǒng)具有編程簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)；移車(chē)臺(tái)具備斷電后自動(dòng)鎖死功能，即移車(chē)臺(tái)在運(yùn)行過(guò)程中如發(fā)生斷電的情況，控制變頻器的接觸器能夠自行鎖死，防止得電后移車(chē)臺(tái)突然運(yùn)行。

4.5 安全警示裝置

為保證設(shè)備運(yùn)行中的人員及設(shè)備的安全，移車(chē)臺(tái)上設(shè)置警示燈及報(bào)警鈴音，移車(chē)臺(tái)使用運(yùn)行過(guò)程中開(kāi)啟聲光報(bào)警功能，起到安全警示作用；在移車(chē)臺(tái)的操作臺(tái)及車(chē)體四角設(shè)置急停按鈕，緊急時(shí)刻任何人只需按下急停按鈕即可緊急停車(chē)。

5 設(shè)計(jì)制造理念

為了方便公路運(yùn)輸，并且保證移車(chē)臺(tái)的安裝精度,縮短現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試時(shí)間，該移車(chē)臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)理念，將該移車(chē)臺(tái)的各組成部分，如主梁、橫梁等所有部件制作成若干個(gè)模塊，然后在公司進(jìn)行預(yù)組裝，其中主梁與橫梁之間采用鉸制孔螺栓連接，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)檢測(cè)調(diào)試合格后，將車(chē)體拆解為2根主梁模塊及10個(gè)橫梁模塊(見(jiàn)圖4)，運(yùn)輸?shù)接脩衄F(xiàn)場(chǎng)，利用鉸制孔螺栓進(jìn)行組裝，僅在用戶工廠進(jìn)行少量焊接、涂裝工作。

圖4 移車(chē)臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)

6 原材料的選用

該移車(chē)臺(tái)所有鋼材全部采用優(yōu)質(zhì)材料，其中主要部件如主梁、橫梁、縱梁等均采用新型鋼材“Q450NQR1高強(qiáng)度耐候鋼”制造,該鋼材具有低磷、強(qiáng)度高、沖擊韌性高、焊接性能好、耐大氣腐蝕等特點(diǎn)，尤其是耐候性為普碳鋼的2～8倍，涂裝性為普碳鋼的1.5～10倍，因此被廣泛應(yīng)用。

7 應(yīng)用前景

目前該平交道式移車(chē)臺(tái)已在某動(dòng)車(chē)段車(chē)輛檢修工序中投入實(shí)際應(yīng)用，且各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到用戶的使用要求。根據(jù)該移車(chē)臺(tái)的特點(diǎn),還可以在地鐵車(chē)輛、城軌車(chē)輛乃至高鐵車(chē)輛的制造及修理工序中推廣應(yīng)用。

[1] 張質(zhì)文,王金諾,程文明，等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2013．

[2] 成大先,王德夫,劉世參，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

[3] 范祖堯,劉宗武,徐履冰，等.非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．

[4] 嚴(yán)正庭,王明鏡,佳 隆，等.鋼結(jié)構(gòu)實(shí)用手冊(cè)[M].廣西：廣西科學(xué)技術(shù)出版社，2003．□