浅析蓄电池辅助动力工程车的研制

　　摘要：蓄电池辅助动力工程车是一种双动力单元的工程车，满足不同线路条件下的施工、检修作业，特别是长隧道内作业时无尾气排放，使得作业环境大大改善。

　　关键词：工程车；双动力单元；蓄电池；研制开发

　　一 引言

　　传统的铁路工程车都采用内燃机为动力，在长隧道中进行施工、检修作业时，由于内燃机功率都比较大，内燃机排出的尾气量很大，其产生了大量的有害气体和烟尘不仅严重影响了施工作业人员的身体健康，还对施工、检修作业效率产生严重的影响。烟气中的有害物质也易附着在设备上，对隧道内的设备产生不良影响。

　　现长隧道内进行施工、检修作业时，隧道内运输车等内燃机设备均要求在其在尾气口加装尾气净化设备，并在施工作业时在隧道内加装通风设备已达到减小尾气污染、保证施工作业人员人身健康，达到提高工作效率的目的，安装这些设备耗费了大量的人力物力。所以设计一种以清洁能源为动力单元的工程车辅助动力系统具有良好的市场价值和市场前景，在隧道内施工时，采用清洁能源为动力的动力单元，而在露天工程作业时采用内燃机动力单元，保证工程作业质量和效率。

　　二 设计原则

　　蓄电池辅助动力工程车依照铁路系统工程车技术要求设计开发，同时满足电气化铁路维修维护的各项要求。内燃机动力输出采用液力机械传动方式，蓄电池动力输出采用静液压驱动方式，两端采用13号带缓冲器的车钩，采用JZ-7机车制动机，走行部采用转向架结构，满足拖行速度120km/h要求。装有可旋转升降式检修作业平台，用于铁路接触网上部设备在停电状态下的安装、调整、检修及日常检查、保养等施工作业。可安装有全数字式接触网动态检测装置和标准受电弓，能适应不同线路条件全天候带电动态检测。

　　三 技术要求

　　内燃动力传动单元技术参数

　　发动机功率 ≮216KW

　　传动方式 液力传动

　　制动方式 空气制动及停车手制动

　　最高自运行速度 100km/h

　　蓄电池动力单元技术参数

　　锂电池容量 200AH

　　直流电机电压/额定功率 380V/50KW

　　传动方式 闭式静液压传动

　　制动方式 液压盘式制动

　　静液压系统最大压力 350bar

　　做大自行走速度 38Km/h

　　制动液压油压力 5bar

　　四 内燃机动力传动系统设计方案说明

　　本车采用潍柴动力股份有限公司生产的WP10系列电喷水冷柴油机，该柴油机燃油喷射系统采用了BOSCH的最新第二代电控高压共轨技术，排放可达到国Ⅲ标准。采用液力机械变速箱，发动机与变速箱直接连接后置于司机室外部，再由变速箱通过万向轴将动力传到车轴齿轮箱，两台车轴齿轮箱装在两根车轴上，带动车轮转动，实现牵引的动力传递。液力机械变速箱具有液力传动的特点，如起动平稳、起动牵引力大、能自动适应外部载荷、档位少、发动机不易熄火等特点。同时变速箱采用电液换档方式，不需脚踏离合器，档位机构简单，操纵非常方便。车轴齿轮箱为二级减速，高速端用伞齿，低速端用直齿，有利于降低噪声。铸造箱体，强迫润滑能够满足铁路最恶劣工况要求。齿轮与车轴之间采用过盈连接，热套工艺安装连接，避免了键连接引起的应力集中。

　　本车基础制动装置采用单侧踏面闸瓦制动，前后两个轮对各采用一个独立的制动单元，其中一套连接手制动机，用于闸瓦调整间隙和停车制动。空气制动采用机车JZ-7型制动机，无需配置副风缸，制动缸的漏泄可自动得到补偿，保证了长大坡道的运行安全，操纵轻便、简单，维修方便。具有“单独制动”和“作业制动功能”，与液力机械变速箱配套可在平台上控制车辆运行，该车在进行接触网上部作业时，能够通过平台上设置的电控制动装置直接实施制动和缓解，特别适合接触网上部作业时频繁停车、起步的作业特点，加之所采用的液力—机械变速箱为电控换档方式，可以方便地进行点动挂档，微距动车等操作，非常适合工程车使用。

　　五 蓄电池动力传动系统设计方案说明

　　电动机带动轴向柱塞闭式变量泵产生高压油，经过控制阀，驱动轴向柱塞变量马达，轴向柱塞变量马达安装在轨道车辆液压驱动专用车轴齿轮箱上，车轴齿轮箱压装在动力车轴上，这样形成一套静液压闭式驱动系统，驱动车辆运行。整车制动力由轴向柱塞闭式变量泵控制油口提供液压力，控制盘式制动器完成制动。

　　动力及传动系统由电动机、液压站、轴向柱塞闭式变量泵、液压管路、控制阀、变量马达等主要部件组成。闭式静液压传动系统一种无级变速传动系统，有传动比连续、传递动力平稳、操纵方便等特点。静液压传动装置是以液压泵和液压马达为主组成，附加各种变量控制单元和传动元件（减速器或变速箱），成为一种无级变速的传动装置。它与纯机械传动和液力机械传动相比，具有高效区宽、布局灵活、无级变速、换向方便、控制方式多样和功率利用合理等众多优点。

　　车轴齿轮箱采用液压传动的专用车轴齿轮箱，液压马达直接和车轴齿轮箱联接，来驱动车辆运行。该类型车轴齿轮箱具有减速比大，体积小巧，具有离合控制功能，输出扭矩大，重量轻等特点，非常适合轨道交通工程工程车使用。

　　当整车采用蓄电池动力系统驱动走行作业时，制动系统采用盘式制动器。盘形制动器具有体积小、重量轻、结构紧凑、摩擦面积大、散热性能好、制动力恒定、制动效率高等特点；可以根据制动力的大小自由的选择制动盘和制动器的数量。随着车辆速度的提高和载重量的增大，盘形制动应用越来越广泛。盘形制动的安装形式有轴盘式和轮盘式两种，由于轴盘式制动器更便于安装维修，现阶段工程工程车一般选择轴盘式。

　　整个制动控制油压力为15bar~20bar，制动器为压力释放型制动器，当制动器内有压力控制油时制动器处于释放状态，当制动器压力油切断时，制动器弹簧压紧制动盘，产生制动力，使得整车处于制动状态。

　　六 结束语

　　蓄电池辅助动力工程车是一种特别为地铁及隧道内的铁路施工作业而研制开发的新型双动力工程车，该车有发动机动力单元、蓄电池动力单元两套动力系统，两套动力系统均可实现车辆的走行和作业功能。可实现隧道内作业时的尾气0排放，改善施工人员的劳动条件，节能降耗，减少环境污染。

　　参考文献

　　1.《液压元件与系统》北京：机械工业出版社，1996

　　2.《电气化铁道接触网综合检修工程车技术条件》TB/T2180-2006

　　文/李得志