焦祎軍，李亞學(xué)，于建方，周 浩，汪康康

（1.蘇州中車(chē)軌道交通車(chē)輛有限公司，江蘇蘇州 215163；2.中鐵特貨大件運(yùn)輸有限責(zé)任公司，北京 100070）

0 引言

有軌電車(chē)作為中低運(yùn)量軌道交通和大運(yùn)量地面公交系統(tǒng)，已經(jīng)成為城市公交結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。目前，國(guó)內(nèi)有?22?個(gè)城市或地區(qū)正在建設(shè)有軌電車(chē)，共計(jì)?39?條線路，總里程達(dá)?620.55??km，形成了從有軌電車(chē)規(guī)劃、建設(shè)、裝備到運(yùn)營(yíng)全產(chǎn)業(yè)鏈的巨大的市場(chǎng)需求。與此同時(shí)，許多建設(shè)有軌電車(chē)的城市遠(yuǎn)離有軌電車(chē)生產(chǎn)廠，有軌電車(chē)的長(zhǎng)途物流成為各有軌電車(chē)生產(chǎn)廠面臨的問(wèn)題。

三模塊有軌電車(chē)的特殊結(jié)構(gòu)，使得其縱向車(chē)廂連接的折角不能大于?3°（圖?1）。在整個(gè)車(chē)輛調(diào)運(yùn)過(guò)程中，只能水平方向進(jìn)行推移牽引，無(wú)法整體吊裝。因此，如何從底部加強(qiáng)有軌電車(chē)的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其成為一個(gè)穩(wěn)定的整體，具備整體吊運(yùn)的條件；如何在運(yùn)輸過(guò)程中采取有效的防護(hù)措施，避免自身車(chē)體和轉(zhuǎn)向架之間因?yàn)橄鄬?duì)位移而對(duì)轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生沖擊傷害，實(shí)現(xiàn)用“公轉(zhuǎn)鐵”方案向邊遠(yuǎn)地區(qū)交付三模塊有軌電車(chē)，是本文研究的主要課題。

1 調(diào)運(yùn)及工裝結(jié)構(gòu)方案

1.1 運(yùn)輸方案

交付西南某地的有軌電車(chē)為三模塊化結(jié)構(gòu)，車(chē)輛總長(zhǎng)度?21??430??mm，寬度?2??650??mm，高度?3??600??mm，運(yùn)輸重量?32.6??t，轉(zhuǎn)向架中心距?11??230??mm，軸距?1??850??mm，車(chē)輪直徑（新）φ620??mm，標(biāo)準(zhǔn)軌距1??435??mm（圖?2）。

鐵路運(yùn)輸車(chē)輛選擇使用?D22A?型鐵地板平車(chē)，該車(chē)標(biāo)記載重?120??t，承載面有效長(zhǎng)?25??m，承載面有效寬?3??m（圖?3），可以滿足三模塊有軌電車(chē)的尺寸要求。

根據(jù)廠內(nèi)裝車(chē)條件、三模塊有軌電車(chē)運(yùn)輸相關(guān)要求以及鐵路運(yùn)輸特點(diǎn)，采用“公轉(zhuǎn)鐵”運(yùn)輸方案，“公轉(zhuǎn)鐵”的流程如下：廠內(nèi)裝汽車(chē)→汽車(chē)短駁至火車(chē)站→裝火車(chē)→鐵路長(zhǎng)途運(yùn)輸至目的地火車(chē)站→卸火車(chē)→汽車(chē)短駁至有軌電車(chē)車(chē)輛段。

圖1 有軌電車(chē) 3°最大折角示意圖

圖2 三模塊有軌電車(chē)編組示意圖

圖3 D22A 型鐵地板平車(chē)

1.2 吊運(yùn)工裝及架車(chē)工裝方案

1.2.1 吊運(yùn)及工裝結(jié)構(gòu)方案

三模塊有軌電車(chē)整車(chē)吊運(yùn)工裝結(jié)構(gòu)主要由水平支架結(jié)構(gòu)和垂直起吊支架結(jié)構(gòu)組成，水平支架結(jié)構(gòu)包括過(guò)渡支架?1、過(guò)渡支架?2?和承載支架。水平支架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖?4，垂直起吊支架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖?5、圖?6。

圖4 水平支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 垂直起吊支架結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 起吊時(shí)側(cè)面圖

三模塊有軌電車(chē)整車(chē)吊運(yùn)過(guò)程如下。

（1）通過(guò)過(guò)渡支架?1?和過(guò)渡支架?2，將有軌電車(chē)平緩?fù)埔频脚c車(chē)間軌道平齊的承載支架上。承載支架既是三模塊有軌電車(chē)的走行軌道，也是吊裝過(guò)程中三模塊有軌電車(chē)的承重平臺(tái)，它使三模塊有軌電車(chē)的底部成為一個(gè)穩(wěn)定的整體。

（2）三模塊有軌電車(chē)就位后，為每個(gè)車(chē)輪安裝?2?個(gè)止輪器，止輪器安裝及固定見(jiàn)圖?7。通過(guò)有軌電車(chē)架車(chē)孔拉牽φ14??mm?雙股鋼絲繩與承載支架固定，同時(shí)拆除過(guò)渡支架?1、過(guò)渡支架?2。

圖7 止輪器安裝和固定

（3）在靠近承載支架兩端對(duì)應(yīng)三模塊有軌電車(chē)的轉(zhuǎn)向架位置，安裝?2?組垂直起吊支架，將承載支架連同三模塊有軌電車(chē)一起吊裝到運(yùn)輸車(chē)輛上（圖?5、圖?6）。垂直起吊支架與承載支架以及垂直起吊支架各部件間全部采用銷(xiāo)接結(jié)構(gòu)，便于拆卸和安裝。起吊時(shí)使用?2?臺(tái)50??t?或以上吊車(chē)分別吊住前后?2?套垂直起吊支架起吊。

1.2.2 架車(chē)結(jié)構(gòu)方案

三模塊有軌電車(chē)在運(yùn)輸車(chē)輛上就位后，拆除φ14??mm鋼絲繩加固，在三模塊有軌電車(chē)兩側(cè)架車(chē)方孔位置分別安裝?8?個(gè)可調(diào)節(jié)式架車(chē)立柱（圖?8）共同承載?24??t?的三模塊有軌電車(chē)車(chē)體（轉(zhuǎn)向架除外）。架車(chē)立柱高度調(diào)節(jié)到剛好使車(chē)體和轉(zhuǎn)向架脫離，以防止在運(yùn)輸過(guò)程中由于二者間的相對(duì)位移而產(chǎn)生沖擊，造成轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)破壞（架車(chē)立柱采用100??mm×100??mm?方鋼制作）。將架車(chē)立柱上的連接方鋼（60??mm×90??mm）逐一插入架車(chē)方孔（70??mm×90??mm），并利用壓板上吊耳拉牽φ14??mm鋼絲繩綁扎在運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)板上。連接方鋼與架車(chē)方孔的間隙采用薄鋼板墊平，再利用壓板、螺栓固定在架車(chē)方孔上。

2 吊運(yùn)及架車(chē)工裝結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

對(duì)于在吊運(yùn)和架車(chē)過(guò)程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。經(jīng)分析，吊運(yùn)和架車(chē)過(guò)程中可能存在2?個(gè)風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)：①當(dāng)三模塊有軌電車(chē)前部第?1?組輪對(duì)通過(guò)斜坡（圖?4?綠色部位）壓過(guò)左起第?1?組支撐腿時(shí)，水平支架最后端（最右端）可能有翹起；②三模塊有軌電車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中，重量約?24??t?的車(chē)體（不含轉(zhuǎn)向架）會(huì)對(duì)圖?8?所示可調(diào)節(jié)式架車(chē)立柱產(chǎn)生扭力?；诖耍疚膬H對(duì)水平支架和架車(chē)立柱進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析。

圖8 架車(chē)（立柱）結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 水平支架結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

水平支架結(jié)構(gòu)采用?16?號(hào)槽鋼及?14?號(hào)方鋼等型鋼拼焊，將?16?號(hào)槽鋼進(jìn)行?R13?的倒角，以盡量模擬?50??kg/m?鋼軌軌道，并可作為三模塊有軌電車(chē)走行軌道（圖??9）。

圖9 16號(hào)槽鋼倒角模擬 50 kg/m 鋼軌

圖?10?給出了水平支架結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示，圖中?F1=40.425??kN、F2?=?40.425??kN?為三模塊有軌電車(chē)的車(chē)輪輪載。根據(jù)圖?10?計(jì)算圖示，計(jì)算后得到的水平支架結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖見(jiàn)圖?11，水平支架結(jié)構(gòu)變形云圖見(jiàn)圖?12。

圖10 有軌電車(chē)輪對(duì)荷載

圖11 水平支架結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖（單位：MPa）

圖12 水平支架結(jié)構(gòu)變形云圖（單位：mm）

由圖?11?可以看出，水平支架結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力發(fā)生在過(guò)渡支架?1?和過(guò)渡支架?2?的聯(lián)接部位，最大內(nèi)應(yīng)力43.8??MPa，遠(yuǎn)小于材料的許用應(yīng)力?160??MPa。

由圖?12?可以看出，水平支架結(jié)構(gòu)最大變形約4.2??mm，會(huì)造成水平支架最遠(yuǎn)端（最右端）翹起，可能影響水平支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。為保證水平支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在水平支架遠(yuǎn)端（右側(cè)）放置?50??kg（490??N）的配重以保持平衡（圖?13），并且重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖?14、圖?15。由圖?14、圖?15?可見(jiàn)，在增加平衡配重后，水平支架變形僅?0.45??mm，且變形更加均勻，不會(huì)對(duì)水平支架的穩(wěn)定性造成影響。此時(shí)，雖然有軌電車(chē)輪對(duì)處應(yīng)力有所增加（約?48.8??MPa），但仍小于材料的許用應(yīng)力?160??MPa。

圖13 水平支架結(jié)構(gòu)平衡配重

圖14 水平支架結(jié)構(gòu)左側(cè)平衡配重后應(yīng)力云圖（單位：MPa）

圖15 水平支架結(jié)構(gòu)左側(cè)平衡配重后變形云圖（單位：mm）

2.2 架車(chē)立柱計(jì)算分析

無(wú)論是汽車(chē)還是鐵路運(yùn)輸途中，都要防護(hù)三模塊有軌電車(chē)的轉(zhuǎn)向架免受?3?個(gè)方向的沖擊力，尤其是要防護(hù)三模塊有軌電車(chē)車(chē)體和轉(zhuǎn)向架之間的相對(duì)位移帶來(lái)的沖擊。三模塊有軌電車(chē)車(chē)體（除轉(zhuǎn)向架）由?8?個(gè)架車(chē)立柱支撐，總重量約?24??t，運(yùn)輸中考慮?2?倍安全系數(shù)，每個(gè)架車(chē)立柱受力約?58??800??N，架車(chē)立柱與受力點(diǎn)距離按?75??mm?計(jì)算，每個(gè)架車(chē)立柱受彎矩?4.4×106N?·?mm。結(jié)構(gòu)計(jì)算得到的架車(chē)立柱內(nèi)應(yīng)力云圖和變形云圖見(jiàn)圖?16、圖?17。從圖?16、圖?17?中可以看出，運(yùn)輸中架車(chē)立柱最大的應(yīng)力是?38??MPa，依然小于?160??MPa?的材料許用應(yīng)力；最大變形是?0.15??mm，小于?0.5??mm，不會(huì)發(fā)生危及運(yùn)輸安全的問(wèn)題。

圖16 架車(chē)立柱應(yīng)力云圖（單位：MPa）

圖17 架車(chē)立柱變形云圖（單位：mm）

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析測(cè)算，本文研究的有軌電車(chē)調(diào)運(yùn)及工裝結(jié)構(gòu)方案可以滿足三模塊有軌電車(chē)整體吊運(yùn)的要求。整套方案簡(jiǎn)便、省時(shí)省力，為有軌電車(chē)選擇更為安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的“公轉(zhuǎn)鐵”物流方案，提供了一條有效的路徑。