［韋海波 甘泉 蒙志雄］

1 引言

光纜引接通信車用于機動通信節(jié)點快速接入場景，在較為復(fù)雜路況中按照車速快速布纜、收纜；同時還具備光纜快速熔接維修、被復(fù)線和SDH 光接入、網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)匯聚、無線光中繼傳輸?shù)裙δ躘1-2]。通過綜合運用引接車各項功能有效提升系統(tǒng)通信保障能力。

2 結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計

2.1 主要功能及技術(shù)指標要求

載車要求選用二類越野底盤，整車符合GB146.1-1983《標準軌距鐵路機車車輛限界》和GB1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》，可在三級公路及硬戈壁上行駛。加裝空調(diào)及取暖設(shè)施，具有良好的隔熱、防塵功能，機柜及設(shè)備采用減震及加固措施，符合機動運輸要求。

2.2 車輛的選用及改裝

該車輛要求長時間在戈壁沙漠中行駛，工作條件比較惡劣。選用陜汽SX2153B（6×6）型越野汽車二類底盤作為承載底盤，底盤主要性能參數(shù)如表1 所示，并在原有底盤上進行如下改裝：

表1 SX2153B（6×6）型底盤性能參數(shù)表

（a）加裝自動調(diào)平系統(tǒng)：底盤中、后部分別設(shè)置4個10T 支撐力的千斤頂，左右對稱；

（b）加裝ABS 制動防抱死系統(tǒng)；

（c）底盤需配置4 套擋泥板，分別安裝于底盤后部輪胎大梁兩側(cè)；

（d）將原車12.00-20 普通輪胎更換為12.5R20 越野子午線輪胎；

（e）在底盤大梁上增加運載平臺以便方艙安裝，平臺平面距輪胎上沿距離不小于200 mm，采用鋼結(jié)構(gòu)與底盤大梁用U 型螺栓牢固相連。

2.3 方艙結(jié)構(gòu)

方艙作為設(shè)備裝載和人員工作的空間，艙體由復(fù)合板片、角件和包角組成，艙頂噴防滑漆，具有保溫、密封等性能。

方艙板片采用夾芯復(fù)合大板制作技術(shù)，板片骨架主要由優(yōu)質(zhì)鋼方管焊接而成，板片厚度約為50 mm，外、內(nèi)蒙板采用防銹鋁板制作、板片中間填充硬質(zhì)聚氨脂泡沫、板片結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示。

圖1 板片結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1 可見，為了阻止內(nèi)、外蒙板間通過鋼質(zhì)方管傳遞熱量，在內(nèi)蒙板與鋼方管間墊有6 mm 厚的PVC 發(fā)泡板，作為斷熱橋。采用這種工藝制作的板片，表面平整、美觀，每平方米表面不平度不大于2 mm；聚氨脂發(fā)泡材料厚度均勻、填充飽滿、粘接牢固；具有較高的載荷比；熱傳導(dǎo)系數(shù)不大于1.5 W/m2·℃。板片合攏時，為保證板片之間連接強度，板片與板片的內(nèi)、外包邊均采用鋁型材包邊，采用膠接加鉚接的方式，起到緊固、密封和裝飾的作用。板片合攏的結(jié)構(gòu)形式如圖2 所示。

圖2 板片合攏結(jié)構(gòu)示意圖

采用以上工藝制作的板片，能保證艙體的外形尺寸，滿足艙體承載的性能要求。

2.4 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及布局

收放纜通信車按布局劃分，車內(nèi)部分和車外部分。

車外部分包括：陜汽SX2153B 底盤、運載平臺、柴油發(fā)電機、空調(diào)、方艙、千斤頂、天線升降桿、北斗天線、無線光天線、柴油發(fā)電機等。

車內(nèi)部分包括：通信機柜、線纜架、通信設(shè)備、收放纜設(shè)備、工作平臺，航空座椅等。

3 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則和要求：在保證系統(tǒng)功能完成的基礎(chǔ)上，重點考慮質(zhì)心位置和人機工程，使引接車布局合理、美觀大方、操作方便、乘座舒適[3]。

3.1 車外部分

車外部分布如圖3 所示。

圖3 車外布局圖

艙體前壁上部安裝兩臺4 kW 一體管道式空調(diào)，空調(diào)機的送、回風口與艙內(nèi)的頂部設(shè)有半包圍結(jié)構(gòu)的風道形成通風回路，為艙內(nèi)隨乘人員提供一個舒適的工作環(huán)境。

艙體前壁下部安裝柴油發(fā)電機，與蓄電池組、逆變電源等組成一套供配電系統(tǒng)，為整車系統(tǒng)提供工作需要的直流電和交流電。

車輛調(diào)平機構(gòu)采用國內(nèi)先進的自動調(diào)平系統(tǒng)，包括自動感應(yīng)調(diào)平控制單元及4 個位于運載平臺四角的液壓千斤頂，在車輛停止狀態(tài)下使方艙高效調(diào)平，以保證無線光通信天線快速對準。

在方艙的側(cè)面設(shè)計折疊式登頂梯，方艙尾部設(shè)計抽拉式登艙梯，以便操作人員上下平臺，梯子能承受1.8 kN 載荷，保證人員的安全。

艙體后壁左側(cè)安裝1 根10 m 電動升降桿。電動升降桿固定在方艙后壁及副車架上，天線桿上部安裝無線光通信天線。

3.2 車內(nèi)部分

車內(nèi)布局如圖4 所示。

圖4 車內(nèi)布局圖

方艙內(nèi)部左前方安裝工作臺，工作臺面放置固定電話機、隨車電腦等設(shè)備。艙內(nèi)設(shè)置兩個航空座椅，座椅俯仰、位移均可調(diào)節(jié)，保證隨車人員設(shè)備操作的便利性及乘坐的舒適性。

方艙右前方安裝一個19 英寸32U 通信機柜，機柜的底部及后壁均安裝有減震器，緩和了車輛行進中帶來的沖擊和振動，有效的保護了機柜內(nèi)部的通信設(shè)備。

右前方與左后方（略）安裝有線纜架，下部分用于存放線纜，上部分用于存放車內(nèi)附件。

右后方安裝線纜引接設(shè)備，引接設(shè)備主要功能是按照車速快速布纜、收纜。

3.3 人機工程設(shè)計

為滿足艙內(nèi)外設(shè)備安裝維修方便及人機工程要求，對整車各結(jié)構(gòu)安裝進行可達性設(shè)計。各孔口罩在艙內(nèi)安裝位置均考慮在隱蔽的同時具有維修拆卸方便性，天線、天線箱、附件箱等設(shè)備使用拆裝互不干涉，整車四周安裝設(shè)備盡量靠近人體易接觸位置安裝，方便人員操作。

在整車設(shè)備布局上，盡量做到人員操作的舒適性，工作臺上設(shè)備安裝位置與座椅間距充分考慮人機工程性；側(cè)窗高度滿足人員視角要求。

艙體壁板采用聚氨酯泡沫復(fù)合板制作，聚氨酯泡沫材料具有比較均勻的泡孔結(jié)構(gòu)，并具有較好的吸隔聲性能、阻燃性等。

4 主要分析計算

4.1 質(zhì)心位置計算

經(jīng)測量，結(jié)果如表2 所示。

表2 整車計算

（1）整車縱向質(zhì)心位置

（2）整車橫向質(zhì)心位置

（此為距對稱中心右偏量）

（3）整車質(zhì)心高度

（距地面）

其中，W 為總質(zhì)量，X 為縱向質(zhì)心位置，Y 為橫向質(zhì)心位置，Z 為質(zhì)心高度。

通信車質(zhì)心位置計算為：距前軸向后3 034 mm，距對稱中心向右16.8 mm，距地面高度1 182 mm，滿足裝車要求。

4.2 軸荷分配計算

根據(jù)SX2153B 型底盤戰(zhàn)術(shù)要求,前橋負荷不大于5 500 kg，后橋負荷不大于9 500 kg。

中后橋負荷由公式（1）計算為9 480 Kg，未超過原底盤后橋最大允許總質(zhì)量9 500 kg，滿足負荷要求。

其中，L 為軸距。

前橋負荷由公式（2）計算為5 315 Kg，未超過原底盤前橋最大允許總質(zhì)量5 500 kg，滿足負荷要求。

根據(jù)GB7258-2004[4]的規(guī)定：“機動車在空載和滿載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向軸軸荷（或轉(zhuǎn)向輪輪荷）與該車整備質(zhì)量和最大允許總質(zhì)量的比值不允許小于20%?！?/p>

根據(jù)上述計算結(jié)果可知，通信車軸荷分配符合要求。

4.3 穩(wěn)定性計算

（1）橫向穩(wěn)定性計算

①檢驗方法：

根據(jù)GB7258-2004[4]的規(guī)定：“車輛在空載、靜態(tài)狀態(tài)下，向左側(cè)和右側(cè)傾斜的最大側(cè)傾穩(wěn)定角不得小于30°”。側(cè)傾穩(wěn)定角θ 按下式（4）計算：

其中，B=2 058 mm 為兩后輪輪距，H 為質(zhì)心高度，C 為質(zhì)心偏離程度，由公式（4）可知，計算側(cè)傾角θ 為35.7°，滿足標準中的規(guī)定。

②檢驗方法：

按照汽車力學理論，在坡道上靜止時不側(cè)滑側(cè)翻時，應(yīng)滿足公式（5）中的條件。

其中φ 為道路附著系數(shù)，通常取為0.6，計算結(jié)果約為0.85 ＞0.6，滿足汽車在坡道上靜止時不側(cè)滑側(cè)翻要求。

③檢驗方法：

按照汽車力學理論，在水平路面上以等速等半徑轉(zhuǎn)向時不側(cè)滑側(cè)翻時，應(yīng)滿足公式（6）要求。

計算結(jié)果約為1.45 ＞0.6，滿足汽車轉(zhuǎn)向時防側(cè)滑側(cè)翻要求。

（2）縱向穩(wěn)定性計算

①檢驗方法：

由公式（7）（8）計算車輛在16°坡度（按底盤最大坡度50%計算）上行駛時軸荷分布校核，經(jīng)計算得：

式中：X—為質(zhì)心與前軸的水平距離；

H—為質(zhì)心高度；

L—為軸距；

G—為汽車總重量。

根據(jù)GB7258-2004[4]的規(guī)定：“機動車在空載和滿載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向軸軸荷（或轉(zhuǎn)向輪輪荷）與該車整備質(zhì)量和最大允許總質(zhì)量的比值不允許小于20%?！?/p>

由公式（9）計算可知，該車整備質(zhì)量和最大允許總質(zhì)量的比值為35.7%，滿足標準要求。

②檢驗方法：

按照汽車力學理論，低速上坡不翻車或滑移的條件為：

式中：b—質(zhì)心到后軸的距離；

H—質(zhì)心高度；

Φ —地面附著系數(shù)，通常取0.6。

計算結(jié)果約為0.85 ＞0.6。

③檢驗方法：

按照汽車力學理論，下陡坡緊急制動不向前翻的的條件為：

其中a 為質(zhì)心到前軸的距離。

計算結(jié)果約為1.45 ＞0.6。

最終經(jīng)計算得總質(zhì)量14 795 kg，質(zhì)心位置為縱向質(zhì)心位置3 034 mm，橫向質(zhì)心位置中心偏右16.8 mm，質(zhì)心高度（距底角件面）1 182 mm?？傎|(zhì)量、質(zhì)心高度及軸荷分布滿足底盤參數(shù)要求，整車穩(wěn)定性較好，滿足車輛安全行駛的要求。

5 結(jié)語

光纜引接車底盤選型中充分考慮了運載車輛的外形尺寸、載重能力、越野通過性、可靠性等因素。方艙制造運用成熟可靠的制作工藝；車輛改裝符合人機工程學要求，既考慮到人機功能的正常發(fā)揮，又照顧設(shè)備的布局合理、美觀整潔。另外，通過分析計算，保證車輛行進的穩(wěn)定性及安全性，使任務(wù)系統(tǒng)在不同的地貌狀況中能正常工作。