張軍民，劉曉光，侯新英

(中車四方車輛有限公司，山東 青島 266111)

0 引言

隨著世界各國對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來越嚴(yán)格，混合動(dòng)力車輛由于其節(jié)能、低排放等特點(diǎn)成為汽車研究與開發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)，與此同時(shí)，全國各鐵路局、廠礦企業(yè)對(duì)公路鐵路兩用牽引車的需求不斷增大，為此本文設(shè)計(jì)了500 t混合動(dòng)力公路鐵路兩用牽引車。該車是一款綜合性專用車，既可以作為牽引裝備與不落輪鏇床配套使用，又可以作為牽引車，滿足一般牽引調(diào)車作業(yè)。

1 公路鐵路兩用牽引車使用條件和技術(shù)參數(shù)

1.1 使用條件

公路鐵路兩用牽引車使用條件見表1。

表1 公路鐵路兩用牽引車使用條件

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

公路鐵路兩用牽引車主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 公路鐵路兩用牽引車主要技術(shù)參數(shù)

2 公路鐵路兩用牽引車整車結(jié)構(gòu)及各子系統(tǒng)

2.1 整車結(jié)構(gòu)

該車主要由柴油發(fā)電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、車體鋼結(jié)構(gòu)和電氣及控制系統(tǒng)組成，其外形結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 公路鐵路兩用牽引車結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 各子系統(tǒng)

2.2.1 柴油發(fā)電系統(tǒng)

柴油發(fā)電系統(tǒng)是利用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，并且為蓄電池充電，其主要由柴油發(fā)電機(jī)組和與之匹配的進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等組成。

2.2.2 空調(diào)系統(tǒng)

空調(diào)系統(tǒng)是對(duì)司機(jī)室內(nèi)的空氣進(jìn)行制冷、加熱的系統(tǒng)，可為駕駛員提供舒適的駕駛環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全，其主要由空調(diào)器和管路組成。

2.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)

傳動(dòng)系統(tǒng)是承接牽引電機(jī)輸出的動(dòng)力，通過車橋主減速器和輪邊減速器實(shí)現(xiàn)較大扭矩的輸出，從而產(chǎn)生較大的牽引力，對(duì)整車的安全性和舒適性起著至關(guān)重要的作用。傳動(dòng)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)軸、前后車橋總成、前后鋼板彈簧組件、前后輪胎輪輞組件組成。

2.2.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)采用了板式和管式、分散與集成油路塊相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)先進(jìn)、合理、可靠、易于維修。液壓系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)，主要用于公路模式下行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向助力，公路與鐵路轉(zhuǎn)換模式下前后導(dǎo)向系統(tǒng)的升降，鐵路模式下牽引作業(yè)時(shí)導(dǎo)向油缸的保壓及自動(dòng)補(bǔ)壓等，其主要由液壓站、導(dǎo)向閥組、全液壓轉(zhuǎn)向器、單穩(wěn)閥、組合閥塊、風(fēng)冷卻器、導(dǎo)向油缸、轉(zhuǎn)向油缸及管路接頭等部件組成。

2.2.5 導(dǎo)向系統(tǒng)

導(dǎo)向系統(tǒng)是公路鐵路兩用牽引車軌道行駛及軌道作業(yè)時(shí)的安全保障，可以使?fàn)恳囎詣?dòng)沿鐵路鋼軌行駛，不需轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤即可通過鐵路曲線及道岔，其主要由導(dǎo)向輪系、構(gòu)架、聯(lián)動(dòng)桿和其他輔件組成。

2.2.6 制動(dòng)系統(tǒng)

制動(dòng)系統(tǒng)由公路制動(dòng)系統(tǒng)和鐵路制動(dòng)系統(tǒng)組成。公路制動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、緊急制動(dòng)三種功能，行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)相互獨(dú)立。鐵路制動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)牽引車輛的制動(dòng)和緩解功能。

2.2.7 車體鋼結(jié)構(gòu)

車體鋼結(jié)構(gòu)為全鋼焊接、中梁式承載鋼結(jié)構(gòu)。車體由司機(jī)室、底架、電氣室罩、動(dòng)力室罩、裙板、車鉤及附屬設(shè)備組成。車體司機(jī)室左側(cè)設(shè)蹬車腳蹬及扶手，車體后端兩側(cè)設(shè)腳蹬，車體前后端安裝KD-5車鉤，車體兩側(cè)設(shè)裙板。

2.2.8 電氣及控制系統(tǒng)

電氣及控制系統(tǒng)為整車提供純電動(dòng)力及控制，其主要由電傳動(dòng)牽引系統(tǒng)、交流輔助系統(tǒng)、直流輔助供電系統(tǒng)、整車控制器和電氣裝置組成。

3 公路鐵路兩用牽引車的牽引特性

根據(jù)混合動(dòng)力公路鐵路兩用牽引車黏著牽引力、速度、阻力值分析計(jì)算，繪制其牽引特性曲線，如圖2所示。

由圖2可知，混合動(dòng)力公路鐵路兩用牽引車牽引500 t負(fù)載時(shí)的最大運(yùn)行速度可達(dá)18 km/h，滿足該牽引車在平直道上牽引500 t負(fù)載時(shí)最大運(yùn)行速度為15 km/h的要求。

4 公路鐵路兩用牽引車的加速性能

根據(jù)混合動(dòng)力公路鐵路兩用牽引車的道路加速性能試驗(yàn)，得出該車單機(jī)公路和鐵路狀態(tài)時(shí)加速過程速度曲線，如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可知，混合動(dòng)力公路鐵路兩用牽引車單機(jī)在公路和鐵路狀態(tài)下，加速性能滿足要求。對(duì)比純電動(dòng)模式和混合動(dòng)力模式下的加速曲線，可知在混合動(dòng)力模式下，整車的加速性能優(yōu)于純電動(dòng)模式。

圖2 公路鐵路兩用牽引車牽引特性曲線

圖3公路單機(jī)加速過程速度曲線圖4鐵路單機(jī)加速過程速度曲線

5 結(jié)語

500 t混合動(dòng)力公路鐵路兩用牽引車的研制符合我國新能源產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展方向，為用戶提供了多項(xiàng)選擇，提高了工作效率，降低了成本。本文的研究為進(jìn)一步開拓公路鐵路兩用牽引車市場提供了有力的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1] 嚴(yán)雋耄，傅茂海.車輛工程[M].北京： 中國鐵道出版社,2007.

[2] 丁榮軍.交流傳動(dòng)機(jī)車牽引特性曲線與變流器-牽引電機(jī)系統(tǒng)的匹配[J].機(jī)車電傳動(dòng)，1999(6):14-16.

[3] 管忠范.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[4] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.