地鐵軌道板鋪軌車結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究

韓睿 馮天宇 趙剛

摘要：本文介紹了地鐵軌道板鋪軌車的結(jié)構(gòu)組成、功能特點以及結(jié)構(gòu)計算方法。結(jié)果表明：地鐵軌道板鋪軌車的車身結(jié)構(gòu)可無級變寬、變窄和變高、變矮，且變寬和變高時間短，具有安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊，起吊噸位大等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：地鐵軌道板鋪軌車;車身結(jié)構(gòu);機架

中圖分類號：U231+.3?? ??文獻標(biāo)識碼：A ??? 文章編號：2096-6903（2020）06-0000-00

0引言

地鐵軌道板鋪軌車可滿足既有地鐵隧道內(nèi)軌道板的吊裝和鋪設(shè)、軌叉安裝、混凝土料斗和砼灌注、鋼筋材料、施工物資的吊裝等工作。地鐵軌道板鋪軌車的走行可在不同的隧道斷面即圓弧形、馬蹄形、平面基礎(chǔ)面上進行適應(yīng)性變形，也可在不同的基礎(chǔ)面上進行轉(zhuǎn)向、重載作業(yè)、調(diào)整吊裝物的位置等功能。

1地鐵軌道板鋪軌車的組成及功能特點

1.1結(jié)構(gòu)形式

地鐵軌道板鋪軌車主要有：機架總成1、起吊裝置2、液壓系統(tǒng)3、輔助支架4、走行系統(tǒng)5、電控系統(tǒng)6、起吊工裝7、控制臺8等結(jié)構(gòu)組成（如圖1）。

1.2 主要功能及特點

（1）地鐵軌道板鋪軌車可根據(jù)地鐵隧道內(nèi)的截面尺寸進行無級變寬、變窄和變高、變矮，適應(yīng)隧道內(nèi)區(qū)間、站臺、道岔、人防門等多種斷面的軌排鋪設(shè)、軌道板鋪設(shè)、混凝土灌注、吊裝鋼筋等施工作業(yè);

（2）目前，地鐵隧道內(nèi)鋪軌采用傳統(tǒng)的輪軌式鋪軌車，且需要搭設(shè)臨時走行鋼軌。而地鐵軌道板鋪軌車采用液壓馬達(dá)驅(qū)動，輪胎式走行，可在圓弧等多個斷面上進行行走，避免了搭設(shè)臨時鋼軌的繁瑣工作;

（3）采用低轉(zhuǎn)速大扭矩液壓馬達(dá)驅(qū)動并配合橡膠輪胎走行，可使鋪軌車爬坡能力達(dá)到50‰，爬坡能力強;（4）提升能力大，可滿足16T的起吊。

2機架結(jié)構(gòu)強度計算

2.1 SAFI軟件介紹

本文基于SAFI有限元分析軟件進行計算，該軟件通過交互圖形方式建立模型，通過建立有限元模型，使用本軟件內(nèi)部提供的單元材料庫或自定義單元材料。SAFI軟件的計算提供“強度極限狀態(tài)”（即ULS值），該值表示為單元實際受力和許用力的比值，該值體現(xiàn)了單元受拉、壓、剪切、壓彎、拉彎等各種載荷情況下的計算結(jié)果，若該值<1.0，即表示該單元強度、剛度、穩(wěn)定性均滿足AISC規(guī)范要求。

2.2 模型處理

機架結(jié)構(gòu)主要由頂架、水平機架、垂直機架、走行輪組等組成，為了便于對頂架、水平機架、垂直機架、走行輪組進行有限元分析，對整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型作以下處理：（1）頂架為剛架結(jié)構(gòu)，各桿件之間連接可靠，近似為剛性連接;（2）水平機架與頂架連接為套裝式連接，中間為伸縮油缸連接，在正常工作狀態(tài)下，鋼結(jié)構(gòu)之間連接可靠，近似為剛性連接;（3）垂直機架與水平機架為套裝式連接，中間為伸縮油缸連接，在正常工作狀態(tài)下，鋼結(jié)構(gòu)之間連接可靠，近似為剛性連接;（4）走行輪組與垂直機架為銷軸式連接，此處在軟件中將連接方式改為銷軸約束;（5）其他設(shè)備（如油箱、電機泵組、電氣柜等）均以載荷的形式施加。

2.3 計算過程及結(jié)果

工況1：地鐵軌道板鋪軌車在重載情況下直立行走，主要承受載荷有鉤載，前后飄臺設(shè)備載荷（含液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)），控制臺設(shè)備載荷。模型約束方式為車輪底部進行橫向方向的固定約束，縱向方向約束釋放，且在輪組擺角銷軸連接處進行軸向釋放（如圖2）。

工況2：地鐵軌道板鋪軌車在重載情況下曲面行走，主要承受載荷與工況1一致。模型約束方式為車輪底部橫向一側(cè)為固定約束，另一側(cè)約束釋放，縱向方向約束釋放，且在輪組擺角銷軸連接處進行軸向釋放（如圖3）。

結(jié)果：通過以上SAFI軟件計算得出以下ULS數(shù)值，其中工況1最大ULS數(shù)值為0.62，位置在車輪輪組位置。整體結(jié)構(gòu)在直立行走狀態(tài)工況下為安全;工況2最大ULS數(shù)值為0.89，位置在車輪輪組位置，整體結(jié)構(gòu)在最大擺角曲面行走工況下為安全。

3結(jié)語

地鐵軌道板鋪軌車具有結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊、曲面行走安全性高、爬坡能力強、傳動效率高等特點，且結(jié)構(gòu)形式已成功應(yīng)用于地鐵軌道作業(yè)施工中，實踐證明其具有結(jié)構(gòu)運行穩(wěn)定、可靠等特點。

參考文獻

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收稿日期：2020-05-08

作者簡介：韓睿（1986—），男，四川南充人，本科，中級工程師，研究方向：新制式軌道交通裝備與工程化設(shè)計。

Structural Design and Research of Subway Track Board Construction Vehicle

HAN Rui，F(xiàn)ENG Tianyu，ZHAO Gang

（China Railway Maglev Science & Technology （Chengdu） Co. ，Ltd. ，Chengdu Sichuan 610083）

Abstract： This paper introduces the structural composition， functional characteristics and structural calculation method of subway track board construction vehicle. The results show that：the body structure of subway track board construction vehicle can be widened， narrowed， raised and dwarfed steplessly， and the time of changing span and height is short. It has the advantages of safety and reliability， compact structure and large lifting tonnage.

Keywords： Subway track board construction vehicle; Body structure; Frame