地铁车辆段三大检修工艺设备的技术接口

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1、都市快轨交通 第20卷 第5期2007年10月机电工程 URBAN RAPI D RAI L TRANSIT 地铁车辆段三大检修 工艺设备的技术接口 赖于坚 (广州市地下铁道总公司 广州 510380) 摘 要 介绍地铁车辆段三大检修工艺设备 不 落轮镟床、 列车清洗机、 地下式架车机,以及它们与车 辆、 牵引供电、 低压配电、 信号、 土建等相关专业的技 术接口。指出三项设备与车辆的接口是建设管理的 重点,分析在工程设计和建设过程中应注意的接口要 点。不落轮镟床与车辆的接口需要明确加工的对象 与精度,以及车辆的装夹方式;列车清洗机需明确车 辆的主要尺寸、 车底电气箱的防水等级、 表面油漆对

2、洗涤剂的要求,以及清洗机对雨刮器的要求等;地下 式架车机需明确车辆的重量和主要尺寸,并核算转向 架是否会与地下式架车机的车体顶升支柱发生干扰。 关键词 不落轮镟床 列车清洗机 地下式架车机 车辆 接口 在地铁建设过程中,各专业项目之间需要进行相 互协调、 密切配合,以保证满足地铁的各项设计要求, 充分发挥地铁的全部功能。各专业之间的协调和匹配 问题称为技术接口问题,为了使各个专业能够紧密结 合,达到整个地铁运营安全、 可靠、 成本低的目的,必须 对各个系统的接口问题进行认真研究,并加强管理。 不落轮镟床、 列车清洗机、 整体地下式固定架车机 组(简称地下式架车机)是地铁车辆段检修工艺设备中 最

3、重要的设备,通称车辆段三大检修工艺设备,其接口 的确定是完成车辆段施工图纸的关键。本文阐述这些 设备在设计时需要确定的、 与其他专业的接口。 1 不落轮镟床的接口 不落轮镟床也称为不落轮对车床或地下式车轮车 床,是一种在列车上就可以直接将磨损或擦伤的车轮 收稿日期: 2007 - 04 - 10 修回日期: 2007 - 05 - 07 作者简介:赖于坚,男,工程师,从事轨道交通车辆段工艺检修设备 建设, la iyujiangzm tr . com 修复回原形的大型机床。因为不需要拆卸列车轮对, 大大缩短了列车轮对的维修时间,非常适合于备用车 很少的地铁企业使用。 不落轮镟床主要有液压仿形与

4、数控式两种结构形 式。液压仿形不落轮镟床结构比较简单,维护简便,但 是不容易调整加工的参数;数控式不落轮镟床精度较 高,而且可以方便地调整轮缘厚度等加工参数。随着 可编程控制器控制技术的不断发展,数控式不落轮镟 床逐渐成为发展的方向。图1是广州地铁2号线 U2000型不落轮镟床。 图1 广州地铁2号线U2000型不落轮镟床 不落轮镟床与地铁其他专业的接口主要包括与车 辆、 接触网、 低压配电、 轨道的接口,其中与车辆的接口 是最重要的接口。 1. 1 不落轮镟床与车辆的接口 1. 1. 1 明确加工的对象与精度 车辆专业除了需要明确加工后单轮对2个车轮之 间的直径差,加工后同一转向架4个车轮中

5、最大直径 和最小直径的差值,车轮径向跳动、 端面跳动、 加工表 面粗糙度等基本精度要求外,还需要明确是否需要加 工制动盘,并提供车轮踏面的廓形图纸作为加工程序 29 地铁车辆段三大检修工艺设备的技术接口 URBAN RAPI D RAI L TRANSIT 的编程依据。 1. 1. 2 明确轮对在机床上的装夹方式 车辆的轮对轴箱有外轴箱与内轴箱两种方式。在 地铁系统中,外轴箱方式比较常见。由于地铁车辆的 轴重较轻,为了提高切削力,需要采用轴箱压下装置。 压下装置的头部称为压爪(holding claw) ,不同形状的 轴箱需要配不同的压爪。因此,车辆供货商需提供轴 箱的细节尺寸,用于设计压爪时

6、参考。 不落轮镟床制造商应根据车辆制造厂提供的转向 架装配图纸,核算刀架的运动与转向架是否发生干扰, 以及是否有足够的空间保证切削制动盘的刀杆运动。 综上所述,车辆专业主要应提供轮对内侧距、 车轮 直径、 车轮踏面轮廓、 制动盘安装位置、 制动盘轮廓形 状尺寸及材料、 轴箱尺寸等参数。 1. 2 与牵引供电专业的接口 根据 地铁设计规范 第22. 4. 9条,不落轮镟床上 方不宜设置接触网。另外,为了防止在切削加工时接 触网掉落导致电流从不落轮镟床通过,损坏机床的控 制系统,在机床两端的轨道还应设置轨道绝缘设施。 图2为不落轮镟线轨道绝缘点的设置示意图,其中A 为机床中心线到绝缘点的距离,B为

7、列车全长,C为牵 引车全长,D为车辆的轴距,Y为机床中心线到库外轨 道绝缘点的距离,有YA+B+C。 图2 不落轮镟线转道绝缘点的设置示意图 1. 3 与低压配电专业的接口 低压配电专业需要根据机床的功率要求,提供三相 交流电源和接地装置。在基础坑内应提供照明、 通风空 调以及常用的380/220V电源插座,以方便操作人员使用。 1. 4 与轨道专业的接口 不落轮镟床上的轨道与机床基础坑外的轨道相连 接,双方应明确轨道的分断点。 1. 5 与土建专业的接口 不落轮镟床制造商应根据主机及辅助设备的载荷 和预留孔洞等要求,提供机床安装地坑的初步布置图, 土建专业应根据此要求设计基础及地坑,并考虑预

8、留 孔洞和线管。 2 列车清洗机的接口 地铁列车的外皮清洗是一项十分繁重的工作,一 般需2天清洗一次。如果采用人工清洗,工作效率低、 劳动强度大、 清洗效果差,不能满足列车清洁的外表使 用要求。因此,在地铁车辆段或停车场均设置有列车自 动清洗机(见图3) ,以减轻劳动强度,提高清洗效率。 图3 广州地铁4号线列车清洗机 洗车线可分为贯通式清洗和尽端式清洗两种形 式,列车清洗机可分为带电式通过清洗和不带电式通 过清洗两种。王晓保和颜燕在 城市轨道交通停车场 洗车库内接触网设置研究 中论述了带电通过清洗的 可行性,这里不再重复,下面仅讨论其接口设计。 列车清洗机与地铁其他机电系统的接口主要包括 与

9、车辆、 接触网、 低压配电、 线路、 信号、 给排水、 限界、 土建专业的接口。 2. 1 与车辆专业的接口 车辆供货商应提供列车外形轮廓图及主要尺寸 (包括列车长度、 宽度、 轴距、 转向架中心距等)、 车辆受 电弓安装位置、 列车前后受电弓之间的间距、 受电弓工 作高度等参数。另外,应提供车下电器设备箱的防水 等级。对列车清洗机选用的洗涤剂,应确认对列车表 面油漆没有损害后才能够使用。 另外,列车清洗机在清洗列车端部时,经常会发生 毛刷将列车的雨刮器拉脱的故障。因为列车清洗机的 刷毛是柔软的,存在刷毛卷到雨刮器的可能性。为了 使雨刮器不被拉脱,根据某些列车清洗机生产商的建 议,雨刮器的弹簧

10、拉力应不小于20 N。 2. 2 与牵引供电专业的接口 采用带电式通过清洗方式并采用接触网受电时, 洗车线区段的接触网高度应尽量高,主要是保证清洗 39 都市快轨交通 第20卷 第5期2007年10月 URBAN RAPI D RAI L TRANSIT 图4 地下式架车机与车辆的接口示意图 车头、 车尾时旋转的刷毛不要侵入接触网的安全距离 范围内。以广州地铁2号线的洗车线为例,车辆的高 度为3 800 mm,刷毛的转轴可能到达的最大高度为 3 880 mm,加上刷毛的长度,轨道中心刷毛能达到的最 大高度为4 400 mm,而洗车线的接触网高度选择为 5 050 mm,所以可判断出刷毛在接触网

11、的安全距离之 外。但列车清洗机端洗的机架上端仍应设置机械和电 气的双重最高限位,使得端洗架运行到最高点后不再 向上运行,以保证系统的安全。牵引供电专业应在洗 车线设置隔离开关,在列车清洗机检修及停用时切断 牵引供电,保证作业人员的人身安全。 如果车辆采用接触轨受电,则从安全角度考虑,接 触轨不进库,而库外接触轨的布置应保证列车在整个 洗车过程中最少有一辆动车能够受电,以提供作业过 程中的牵引动力。 2. 3 与低压配电专业的接口 低压配电专业需要根据机床的功率要求,提供三 相交流电源和接地装置。因为地铁列车清洗作业通常 在夜晚收车后进行,所以在洗车区域内应提供照明,以 方便列车司机和设备操作人

12、员观察设备的运行状况。 2. 4 与信号专业的接口 洗车线的线路由车辆段的信号系统负责控制,但 如果信号专业与列车清洗机之间没有联锁,车辆段的 调度不可能随时清楚设备所处状态。为了避免出现列 车清洗机故障(特别是毛刷侵入车辆限界的故障)时, 列车强行通过造成设备故障,信号专业在列车清洗机 控制室内宜设置“ 同意洗车 ” 按钮,与洗车线的 开放信号串联。只有列车清洗机的操作人员确 认设备处于正常状态、 无超限界的情况、 按下“ 同 意洗车 ” 按钮后,洗车线的进路信号才能转为绿 灯,保证列车的安全。 2. 5 与给排水专业的接口 给排水专业应根据列车清洗机的水压、 用水 量要求提供水源,并提供排

13、水口。 地铁设计规 范 规定,列车清洗机的废水不符合国家规定的 排放标准时,应经过处理,达到标准后排放。若 车辆段内没有设置生产污水集中处理设施,则列 车清洗机应考虑配备独立的污水处理设施。 2. 6 与土建专业的接口 列车清洗机制造商应提供设备的工艺布置 图和管线布置图,提出预留孔洞和线管沟槽要 求,土建专业应根据此要求设计和施工。列车清洗机 的管线沟槽较多,设备较分散,在设计时要特别留意。 2. 7 与限界专业的接口 列车清洗机在设计时应满足:列车清洗机的所有部件 在非工作状态时处于设备限界之外,工作时端洗设备将侵 入限界;保证在断电或故障状态下,若有部件侵入限界,应 有信号警告,不得从洗

14、车线两端进入列车清洗机区域。 3 地下式架车机的接口 地下式架车机是用于检修库内固定台位的架车作 业、 对地铁车辆检修实施落转向架作业的专用设备,可 对一个2节、3节、4节或更长的单元车组在不摘钩状 态下进行同步架落车作业,也能对任一单节车辆进行 架落车作业。因为不需要将车组解编,可节省检修时 间,提高列车检修效率。它与地铁其他系统的接口主 要包括:与车辆、 低压配电、 轨道、 土建专业的接口。 3. 1 与车辆专业的接口 车辆供货商需提供单元车组的长度、 重量(空载)、 转向架轴距、 转向架中心距、 车辆宽度及架车点位置。 车体架车点不一定位于转向架中心,而仅以架车点位 于转向架中心示例。同

15、时,需提供转向架的最大宽度, 用于核算转向架是否会与地下式架车机的车体顶升支 柱发生干扰,避免拆下的转向架不能通过架车机推出 架车线。图4为地下式架车机与车辆的接口示意图。 3. 2 与低压专业的接口 低压配电专业需要根据地下式架车机的功率要 求,提供三相交流电源和接地装置。特别应注意,地下 49 地铁车辆段三大检修工艺设备的技术接口 URBAN RAPI D RAI L TRANSIT 式架车机的多台电机是同时启动的,启动瞬间电流较 大。配电设计时应合理选用开关型号,避免发生设备 启动时压降过大而导致开关跳闸的现象。 3. 3 与轨道专业的接口 地下式架车机的轨道与设备基础坑外的库内轨道 相

16、连接,双方应明确轨道的分断点,在施工时一般先铺 设好库内轨道,并预留有一定余量,待安装地下式架车 机时,再按需要切断。 3. 4 与土建专业的接口 地下式架车机制造商应提供基础的初步布置要 求,土建专业应根据此要求设计基础坑,并考虑预留孔 洞和线管。 4 接口管理工作的要点 由前述可以看出,三大设备与车辆有着必不可少 的接口。在工程的实际建设过程中,车辆的设计和工 程施工图纸的设计很难保证时序统一,很难做到等车 辆设计完毕、 明确所有与三大设备的接口后再设计工 程施工图纸。因此,三大设备与车辆的大部分接口可 先根据车辆的总体技术条件确定,在车辆的设计过程 中,再逐步确定如转向架尺寸、 轴箱外形轮廓尺寸、 架 车点位置等细节问题。这样,既保证了接口的准确,又 不影响工程施工的进度。 5 结语 由于设备的类型多种多样,各个地铁公司对设备 的功能要求也不尽相同,在 地铁设计规范 中也未明 确定义这些设备的接口,故本文只能列举大部分最常 见的接口,供地铁车辆段设计和建设人员参考。在建 设过程中,还需要根据设备的实际情况理清所有