卞榮俊+王繼強(qiáng)

摘 要：通過(guò)對(duì)GCY-150型輕型軌道車的牽引力與制動(dòng)力的研究，利用相應(yīng)鐵標(biāo)進(jìn)行理論計(jì)算和牽引電客車實(shí)際驗(yàn)證，探討GCY-150型輕型軌道車在原有功能的基礎(chǔ)上，增加車輛段內(nèi)調(diào)運(yùn)電客車的功能，進(jìn)一步豐富該車的運(yùn)用，增加段場(chǎng)調(diào)車作業(yè)的動(dòng)力選擇，解決段場(chǎng)調(diào)車作業(yè)動(dòng)力車輛運(yùn)用緊張的難題。

關(guān)鍵詞：輕型軌道車；牽引力；制動(dòng)力；牽引電客車作業(yè)

中圖分類號(hào)：U273.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）26-0001-03

1 概述

青島地鐵3號(hào)線配屬工程車14輛，其中動(dòng)力車有GCY-300型重型軌道車2輛、電力蓄電池工程車2輛、鋼軌打磨車1列、GCY-150型輕型軌道車1輛。除鋼軌打磨車外，GCY-150型輕型軌道車設(shè)計(jì)功能為牽引2輛自重為5T的PC-5型平板車使用，主要擔(dān)負(fù)正線垃圾清掃及運(yùn)輸任務(wù)。因此只有2輛重型軌道車和2輛電力蓄電池工程車，承擔(dān)正線救援和廠內(nèi)調(diào)車任務(wù)。按青島地鐵3號(hào)線運(yùn)營(yíng)要求，須保證有一列工程車輛（2輛）組成救援編組，實(shí)際在用調(diào)車動(dòng)力僅為2輛工程車，考慮檢修維護(hù)和故障處理等因素，較多出現(xiàn)廠內(nèi)調(diào)車缺少動(dòng)力車輛的情形。

根據(jù)3號(hào)線實(shí)際運(yùn)用情況，GCY-150型輕型軌道車日常作業(yè)量較小，多數(shù)情況處于閑置狀態(tài)，因此進(jìn)一步拓展該車功能用于電客車調(diào)車作業(yè)迫在眉睫。由于GCY-150型輕型軌道車尚無(wú)調(diào)送電客車的功能，且在廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)中，需要牽引自重約210t電客車經(jīng)過(guò)7-8‰的最大坡度（除出入段坡度）。因此，我們通過(guò)理論計(jì)算并進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，來(lái)驗(yàn)證GCY-150型輕型軌道車在段內(nèi)調(diào)車的可行性，從而進(jìn)一步拓展其運(yùn)用功能，滿足青島地鐵3號(hào)線車輛段廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

2 理論計(jì)算

根據(jù)青島地鐵3號(hào)線GCY-150型輕型軌道車技術(shù)說(shuō)明書的相關(guān)參數(shù)及說(shuō)明，利用《TB/T 1407 1998列車牽引計(jì)算規(guī)程》和《TB/T 2232-1991 JZ-7型機(jī)車空氣制動(dòng)機(jī)單機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)收技術(shù)條件》的相關(guān)規(guī)定，對(duì)GCY-150型軌道車的牽引力和制動(dòng)力進(jìn)行分析。

2.1 牽引制動(dòng)距離計(jì)算（常用制動(dòng)）參數(shù)

車型：GCY-150（220-00-00）； 整備重量：G=26T；

牽引重量：P=210T； 整車制動(dòng)倍率：i=3.6；

制動(dòng)缸個(gè)數(shù)量：n=4個(gè)（帶彈簧的單元制動(dòng)器2個(gè)+不帶彈簧單元制動(dòng)器2個(gè)）；

車輪直徑：Ф=0.840m；

單元制動(dòng)器活塞直徑：Ф=0.1778m；

基礎(chǔ)制動(dòng)傳遞效率：η=0.85； 重力加速度：g=9.81m/s2

閘瓦類型：高摩系數(shù)合成；

采用單獨(dú)制動(dòng)閥全制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸壓力：P=280KPa，此處取280KPa。

2.2 牽引力

根據(jù)青島地鐵3號(hào)線GCY-150型輕型軌道車技術(shù)說(shuō)明書中的GCY-150型輕型軌道車單機(jī)在不同速度和坡道下的牽引噸位（詳情見(jiàn)圖1）可以看出：GCY-150型輕型軌道車能夠牽引320t的車輛在10‰的坡道上以5km/h的速度行駛，因此可以推斷出GCY-150型輕型軌道車能夠牽引210t電客車在7-8‰的坡道上，以不低于5km/h的速度行駛。

2.3 制動(dòng)力

我們?cè)诜治鯣CY-150型軌道車的制動(dòng)力時(shí)，須根據(jù)

《TB/T 1407 1998列車牽引計(jì)算規(guī)程》中相關(guān)公式對(duì)其在不同速度下的制動(dòng)距離、黏著力和制動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算，然后通過(guò)對(duì)比黏著力和制動(dòng)力，得出其制動(dòng)力能夠滿足牽引210t電客車的制動(dòng)要求。

由規(guī)程得知，制動(dòng)距離Sz計(jì)算公式：

Sz=Sk+Se

式中，Sz——制動(dòng)距離（m）；

Sk——空走距離（m）；

Se——有效制動(dòng)距離（m）。

2.3.1 空走距離Sk計(jì)算公式：

式中，v0——制動(dòng)初速度（km/h）；

tk——空走時(shí)間（s）。

根據(jù)《TB/T 2232-1991 JZ-7型機(jī)車空氣制動(dòng)機(jī)單機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)收技術(shù)條件》中規(guī)定制動(dòng)管規(guī)定壓力為500KPa時(shí)，單獨(dú)制動(dòng)全制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸壓力由零上升到280KPa的時(shí)間應(yīng)不大于3s，此處取tk為3s。

由于軌道車牽引210t電客車時(shí)最高運(yùn)行速度不大于50km/h，因此在空走距離計(jì)算時(shí)，取v0=50km/h，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1：

2.3.2 有效制動(dòng)距離Se計(jì)算公式（按分段計(jì)算）：

式中，v0——制動(dòng)初速（km/h）；

vz——制動(dòng)終速（km/h），取vz=0；

？漬h——距離等效摩擦系數(shù)；

？諄h——換算制動(dòng)率；

？棕0——單位基本阻力（N/KN）；

ij——坡道千分?jǐn)?shù)（‰），取10‰。

根據(jù)有效制動(dòng)距離Se計(jì)算公式，我們?cè)谟?jì)算Se前，必須計(jì)算列車換算制動(dòng)率？諄h、距離等效摩擦系數(shù)？漬h及單位基本阻力？棕0。

（1）列車換算制動(dòng)率計(jì)算公式：

式中，？撞kh——列車換算閘瓦壓力之和（KN），

（kh為每塊閘瓦的換算閘瓦壓力）。

每塊閘瓦的換算閘瓦壓力Kh的計(jì)算公式：

式中，K——每塊閘瓦的實(shí)際閘瓦壓力（KN）。

每塊閘瓦的實(shí)際壓力K的計(jì)算公式：

式中，dz——制動(dòng)缸直徑，取0.1778m；

Pz——制動(dòng)缸空氣壓力，取280KPa；

？濁z——基礎(chǔ)制動(dòng)裝置計(jì)算傳動(dòng)效率，取0.85；

？酌z——整車制動(dòng)率，取3.6；

nz——制動(dòng)缸數(shù)量，取4；endprint

nk——閘瓦數(shù)量，取4。

因此，

（2）距離等效摩擦系數(shù)的計(jì)算公式：

（3）單位基本阻力的計(jì)算公式：

根據(jù)計(jì)算公式，分段計(jì)算？棕0和？漬h，同時(shí)，可以分段計(jì)算Se，每個(gè)速度間隔均取中間值，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2：

根據(jù)分段計(jì)算Se的結(jié)果，計(jì)算出有效制動(dòng)距離∑Se，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3：

2.3.3 根據(jù)公式Sb=∑Se+Sk，可得制動(dòng)距離，詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4：

2.3.4 黏著限制（詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5）

（1）在干燥軌面的黏著力B？滋的計(jì)算公式：

（2）制動(dòng)力B的計(jì)算公式：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出，在軌面干燥時(shí)，制動(dòng)力B遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于黏著力B？滋，因此，在軌面干燥時(shí)，GCY-150型輕型軌道車能夠牽引210t的電客車在實(shí)施單獨(dú)制動(dòng)閥全制動(dòng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

注：實(shí)際距離可能會(huì)有±7%的誤差存在。

2.4 小結(jié)

（1）GCY-150型輕型軌道車能夠在7-8‰的坡道上，以不低于5km/h的速度牽引210t電客車行駛。

（2）GCY-150型輕型軌道車能夠牽引210t的電客車在實(shí)施單獨(dú)制動(dòng)閥全制動(dòng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

（3）綜上述分析，GCY-150型輕型軌道車的牽引力和制動(dòng)力性能在理論計(jì)算上滿足牽引電客車進(jìn)行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)。

3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

根據(jù)理論計(jì)算的結(jié)果，為進(jìn)一步驗(yàn)證GCY-150型輕型軌道車的牽引和制動(dòng)性能，我們組織GCY-150型輕型軌道車GDM303在3號(hào)線車輛段內(nèi)牽引電客車進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。

3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

試驗(yàn)時(shí)間：2017年4月25日13：30至15：35

試驗(yàn)地點(diǎn)：青島地鐵3號(hào)線車輛段試車線及車廠部分線

路（含最大坡道處）

試驗(yàn)車輛：GCY-150型輕型軌道車GDM303連掛電客車M0317

試驗(yàn)條件：軌面干燥

3.2 試驗(yàn)過(guò)程

將GDM303牽引電客車中間停車時(shí)的各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，記錄如下：

13：29 GDM303至L- 25股道（檢修庫(kù)停車）；

13：34 L- 25股道至L- 30股道；

13：39 GDM303與電客車 M0317 完成連掛；

13：50 GDM303至L- 51股道；

13：53 L- 51股道至L- 49股道；

13：56 L- 49股道至L- 51股道；

14：05 L- 51股道至L- 44股道；

14：06 開(kāi)始制動(dòng)試驗(yàn)；

14：57 在試車線完成測(cè)試，制動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束

15：00 L- 44股道至L- 51股道；

15：07 L- 51股道至L- 49股道；

15：07 L- 49股道至L- 05C股道；

15：30 L- 05C股道至L- 49股道；

15：35 L- 49股道至L- 25股道，調(diào)試結(jié)束。

3.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.3.1 牽引數(shù)據(jù)

（1）爬坡能力：GDM303牽引電客車在向牽出線方向駛出運(yùn)用庫(kù)時(shí)，能夠爬上車輛段內(nèi)最大坡度（除出入段坡度），未出現(xiàn)輪對(duì)空轉(zhuǎn)情況。

（2）GDM303能夠牽引電客車以20km/h的速度在車輛段內(nèi)行駛。

3.3.2 制動(dòng)數(shù)據(jù)

（1）因廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)最高允許速度為20km/h，我們分別測(cè)試以5km/h、10km/h、15km/h及20km/h運(yùn)行時(shí)，施行單獨(dú)制動(dòng)閥制動(dòng)（最大制動(dòng)力280KPa）的制動(dòng)距離，并模擬正常調(diào)車作業(yè)時(shí)的制動(dòng)實(shí)施情況（一般實(shí)施2-3次的階段制動(dòng)），并將詳細(xì)的情況記錄于表6。

（2）GDM303牽引電客車向牽出線方向行駛，只是在最大坡道線路道口正常停車時(shí)，以日常的駕駛操作方式，出現(xiàn)輕微溜車現(xiàn)象，未出現(xiàn)輪對(duì)打滑現(xiàn)象。

3.4 試驗(yàn)分析

3.4.1 牽引力性能

（1）GDM303牽引電客車在向牽出線方向駛出運(yùn)用庫(kù)時(shí)，能夠爬上車輛段內(nèi)最大坡度（除出入段坡度），且未出現(xiàn)牽引力不足及輪對(duì)空轉(zhuǎn)的情況。

（2）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況，GDM303能夠牽引電客車以20km/h

的速度在車輛段內(nèi)行駛。

（3）GDM303的牽引力性能能夠滿足牽引電客車進(jìn)行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

3.4.2 制動(dòng)力性能

（1）縱觀整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程，GDM303牽引電客車行駛，以日常的駕駛操作方式，能夠在道岔、道口等位置前停穩(wěn)，只是在最大坡道牽出線方向道口正常停車時(shí)，出現(xiàn)輕微溜車現(xiàn)象，位移量約為0.5-0.6m之間，且未出現(xiàn)輪對(duì)打滑現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)制動(dòng)缸壓力為200KPa，主要為坡道起步油門和制動(dòng)配合的原因，導(dǎo)致輕微溜車。

（2）GDM303牽引電客車時(shí)能夠在不同速度下以單獨(dú)制動(dòng)閥實(shí)施階段制動(dòng)（詳細(xì)的制動(dòng)距離見(jiàn)表6）。

（3）GDM303牽引電客車的在單獨(dú)制動(dòng)閥制動(dòng)距離與理論計(jì)算值相比較，遠(yuǎn)小于計(jì)算值。

（4）GDM303的制動(dòng)力性能能夠滿足牽引電客車進(jìn)行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

3.5 小結(jié)

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析，在軌面干燥的情況下，GCY-150型輕型軌道車的牽引力和制動(dòng)力能夠滿足牽引自重210t電客車進(jìn)行車輛段內(nèi)調(diào)車作業(yè)的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證的結(jié)果，GCY-150型輕型軌道車能夠滿足在青島地鐵3號(hào)線車輛段內(nèi)的調(diào)車作業(yè)需求，在軌面干燥的情況下，當(dāng)廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)動(dòng)力車輛運(yùn)用緊張時(shí)，可以將GCY-150型輕型軌道車作為備用動(dòng)力車輛進(jìn)行使用。通過(guò)此次論證，青島地鐵在GCY-150型輕型軌道車的功能上進(jìn)一步得到開(kāi)發(fā)，其功能性得以加強(qiáng)，解決了廠內(nèi)調(diào)車作業(yè)動(dòng)力車輛運(yùn)用緊張的難題。

參考文獻(xiàn)：

[1]湖北省金鷹重型工程機(jī)械有限公司.GYC-1500型輕型軌道車使用保養(yǎng)說(shuō)明書[Z].2015.

[2]TB/T 1407 1998.列車牽引計(jì)算規(guī)程[S].

[3]TB/T 2232-1991.JZ-7型機(jī)車空氣制動(dòng)機(jī)單機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)收技術(shù)條件[S].

[4]陳春棉.軌道車輛機(jī)械設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與展望[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（13）：106.endprint