无动力地铁轨道检测车研制

无动力地铁轨道检测车研制

马欣 靳权

中车洛阳机车有限公司 河南洛阳 471002

摘要：介绍了一种用于城市地铁轨道检测的车辆，这种轨道检测车具有先进、实用、安全、舒适的特点。车辆用于对地铁轨道几何尺寸、技术参数以及线路状态进行动态检测，从而保证地铁线路安全运营，实现对轨道病害的无损检测。

关键词：城市地铁轨道；轨道无损检测；安全

随着我国铁路线路维护技术的发展，目前国内已经使用了大量的自动检测设备来替代传统的人工检测的方式。这种发展趋势，决定了这类产品在未来有相当大的发展空间。中车洛阳机车有限公司根据市场需求研制了无动力地铁轨道检测车，车辆搭载了轨道检测装置、巡检装置、接触轨检测装置, 采用惯性基准测量原理，用于轨道几何状态高精度、实时、动态检测。

1 总体系统设计及其特点

车辆的设计制造贯彻先进、成熟、经济、适用、可靠的方针，遵循标准化、系列化、模块化、信息化的原则。

轨道检测车采用框架整体承载式车体结构，车体由司机室、底架、侧墙、车顶、端隔墙等组成，采用内走廊式结构形式（如图1所示）。车体上部从前至后依次分为前司机室、发电机室、会议室、检测室、后司机室，各室之间用隔墙分开。

车顶布置有顶置式车辆专用空调，分别向司机室及检测间供风；设置活动顶盖，便于发电机组的安装与维修；车顶设置护栏，供人员蹬车顶挂安全绳使用。

司机室两端设置活动侧窗及侧门，门口设置扶手杆。内部设置司乘人员座椅，司机室前部设视野开阔的前窗，前窗玻璃为安全防爆电加热钢化玻璃，玻璃上部设置电动雨刮器。

发电机室安装一台用于整车供电使用的发电机组，机组功率衰减低，输出稳定，加载、响应速度快、抗过载能力强。

检测室内设有操控台、机柜、件柜、会议桌及座椅等设备，安装有轨道检测操作台。

车下设置两台焊接转向架，燃油箱、风缸、轨检装置、巡检装置及接触轨检测装置等部件，车辆端部设置车钩缓冲装置。

转向架轴式为2-2，车体通过二系悬挂落座于转向架上，采用性能良好的牵引装置传递牵引和制动力，保证了较高的运行性能。

图1 轨道检测车布局图

2 轨道检测车主要结构

2.1车体

车体钢结构主要由司机室、底架、侧墙、车顶及隔墙等结构组成。整体组焊结构，设计寿命30年。

车体两端设置有轻型金属排障器，高度可调，其下端对应钢轨的位置安装扫石胶板。侧墙钢结构主要由耐候钢压制而成的帽形横梁、帽形立柱及侧墙蒙皮等组成。隔墙采用框架式结构，各隔墙上部设置设备安装座及穿线孔，以确保各个设备支撑座都落于骨架梁上。

2.2 走行部

转向架采用轻量化设计，具备整体起吊功能，且采用免维护的部件，具有可靠的强度、良好的的动力学性能。转向架采用模块化设计理念，保证转向架的高度互换性。

转向架主要结构特点：采用2-2轴式，构架采用“H”形焊接结构，车轮为整体式辗钢车轮，一系悬挂装置叠层橡胶簧轴箱定位结构，轴箱定位采用橡胶簧定位；二系悬挂装置采用螺旋钢弹簧，设有横向减振器、垂向减振器、止挡；牵引装置采用中心销式Z字形双拉杆牵引装置；基础制动采用踏面制动单元（带弹簧停车制动）。

2.3制动系统

制动机采用120型空气制动机，基础制动采用紧凑型单元制动器，并设置旁路制动装置。

副风缸设有截断塞门，截断塞门采用不锈金属材料制成；副风缸入风管道上装配管道滤尘器，在制动缸前、120型制动阀前设有截断塞门。

停放制动：采用弹簧制动，充风缓解；配有机械手动缓解功能，提供手动缓解装置。

2.4电气系统设计

电气系统主要为车辆提供电力供应、照明、控制报警、通讯联络等，由车内电气装置、车底电气装置、车端电气装置、监控报警系统和通讯系统五大部分组成。供电方式正常情况下交流回路由发电机组供电，直流由蓄电池组供电，应急由UPS供电，入库后由库电供电模式供电。

供电方式正常情况下交流回路由辅助发电机组供电，直流由蓄电池供电；应急由蓄电池供电；入库后由库电供电模式供电。当与牵引车联挂时,可通过车端连接器由牵引车为本车供电，三种供电模式之间有电气联锁。

3 轨道检测系统

轨道检测系统主要由轨检装置、巡检装置及接触轨检测装置三大部分组成，主要检测项点包括：轨距、轨距变化率、左右轨向及高低、超高、三角坑、曲线半径、车体加速度、里程等。

检测系统采用基于实时操作系统的软件进行实时采集、处理、传输和存储检测数据。在轨检车检测过程中，实时处理各单项几何参数指标和轨道状态综合指标。数据处理时可根据轨道病害类型或者综合分析结果，来指导轨道维修。

4 动力学性能分析

建立轨道检测车横向运动和垂向运动相耦合的数学模型，应用SIMPACK多刚体仿真分析平台进行动力学性能的仿真计算，分析研究内容包括蛇行运动稳定性、横向和垂向振动响应等方面，各项性能指标均满足相关标准对新设计车辆的要求。

各种速度下轨道检测车车体平稳性指标如下表所示。可见，轨道检测车在80km/h速度等级工况下，车体横向和垂向平稳性指标均小于2.75，达到GB/T 5599-1985中客车的良好标准；在100km/h速度范围内，轨道检测车的车体横向和垂向平稳性指标均小于3.0，满足GB/T 17426-1998的优级标准规定。

表1 平稳性指标和舒适度指标

5 结论

计算结果表明轨道检测车各项动力学指标均符合GB/T 17426-1998《铁道特种车辆和轨行机械动力学性能评定及试验方法》和GB/T 5599-1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》等相关规范的规定且具有足够的稳定性裕量，能够满足正常工况下80km/h速度安全运行的要求。

轨道检测车通过对线路轨道进行无损检测，及时发现并消除轨道存在的隐患，确保车辆运行安全。轨道检测车的运用从本质上将传统的“周期修”转变成高效的“状态修”，极大的提高了养护维修效率，节约了大量人力和物力成本，大大提高城市地铁轨道的运量，创造了较大的经济效益和社会价值。

参考文献：

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