CN112141141A - 地铁多功能作业车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁多功能作业车，包括车架、前司机室、后司机室、电气间、动力蓄电池系统、辅助电源柜、电传牵引系统、转向架、制动系统、液压动力单元、直臂双回转作业平台、接触网检测装置、刚性悬挂自动巡查装置、受电弓。本发明提供的地铁多功能作业车，采用蓄电池作为走行驱动及作业驱动动力，整车采用直‑交电传动，解决了传统内燃动力接触网作业车隧道内作业带来的尾气污染问题；采用四轴驱动，具备双机重联功能，解决传统内燃动力接触网作业车功能单一的问题，使具备双机重联牵引电客车的能力；采用直臂双回转作业平台，解决传统接触网作业车隧道内作业平台高度太高而隧道外作业平台高度太低问题，并兼顾声屏障检修、隧道臂检修等。

Description

地铁多功能作业车

技术领域

本发明涉及城市轨道工程机械技术领域，具体涉及一种地铁多功能作业车。

背景技术

随着我国城市地铁交通规模、运营速度、运营里程及运营频率等方面不断提升，地铁线路的养护与检修工作需求随之增大，对线路检修工程车辆的需求也不断增加。

现有技术中，线路检修工程车辆主要存在以下缺点：(1)地铁线路大多以隧道为主，传统接触网作业车采用内燃动力，隧道内尾气污染严重，作业人员施工环境差；(2)液压升降作业平台最低位和最高位满足不了作业高度需求(隧道内作业平台高度太高，车场线作业平台高度太低)；(3)单条线路配置工程车数量多，使用频次低等问题。

鉴于此，有必要提供一种新的地铁多功能作业车解决上述技术问题。

为满足地铁线路接触网检修作业施工实际需求，改善作业人员施工环境，减少单条线路配置工程车数量，检修维护车辆数量且降低总体成本，研制更具环保性新能源驱动动力地铁电传动多功能作业车势在必行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种地铁多功能作业车，可改善作业人员施工环境，减少单条线路配置工程车数量，解决了传统接触网作业车隧道内作业平台高度太高而隧道外作业平台高度太低问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：

一种地铁多功能作业车，包括车架、前司机室、后司机室、电气间、动力蓄电池系统、辅助电源柜、电传牵引系统、转向架、制动系统、液压动力单元、直臂双回转作业平台、接触网检测装置、刚性悬挂自动巡查装置、受电弓；

所述前司机室和后司机室分别设于所述车架的两端；

所述动力蓄电池系统、转向架设于所述车架下部；所述转向架为两台，分别设于所述前司机室和后司机室对应的车架下部；

所述辅助电源柜设于所述电气间，集成整车配供电系统，提供DC24V电源、工频AC220V交流电源、以及为液压动力单元提供工频380V交流电源；

所述电传牵引系统包括高压互联箱、牵引逆变器和线路电抗器、牵引电机、车轴齿轮箱和轮对，所述高压互联箱、牵引逆变器和线路电抗器设于所述电气间，所述牵引电机为四台，分别悬挂安装于所述转向架，所述牵引电机驱动所述车轴齿轮箱内的齿轮组转动将牵引力传递至所述轮对，以驱动作业车向前/向后运行；

所述制动系统包括空气制动系统、电制动系统及驻车制动系统，其中所述空气制动系统采用JZ-7空气制动系统；

所述液压动力单元为所述直臂双回转作业平台提供动力，所述液压动力单元由电动机驱动；

所述直臂双回转作业平台设于所述电气间与所述后司机室之间，其臂体可伸缩，所述直臂双回转作业平台距轨面最低位不超过2600mm，距轨面最高位不小于7000mm，距轨道中心最大工作幅度不小于8000mm；

所述接触网检测装置设于所述前司机室顶部，包括基于机器视觉的非接触式检测设备、弓网压力检测设备、弓网冲击检测设备、弓网图像高清录像设备、高低压隔离设备及车体振动补偿设备；

所述刚性悬挂自动巡查装置设于所述后司机室顶部，包括左侧高速摄像机组和右侧高速摄像机组，对检测位置进行实时数据采集及分析；

所述受电弓设于所述前司机室顶部，用于接触网线路冷滑试验。

进一步地，所述牵引逆变器包括预充电电路、四个牵引逆变单元、两个斩波单元及两个牵引控制单元，所述牵引逆变器由所述动力蓄电池系统供电，并通过四个所述牵引逆变单元将直流电逆变成频率及电压可变的三相交流电，为所述牵引电机供电。

进一步地，所述线路电抗器用于馈电制动时所述牵引逆变器输入侧滤波。

进一步地，所述高压互联箱包括连接铜排及单向放电与单向充电二极管。

进一步地，所述空气制动系统包括电动空压机、空气净化单元和总风包，所述电动空压机产生的空气经所述空气净化单元净化后储存在所述总风包内，为系统提供风源，并通过所述转向架上的单元制动器与所述轮对进行踏面制动。

进一步地，所述电制动系统采用馈电制动及电阻制动，所述轮对通过所述车轴齿轮箱将作业车的动能传递给所述牵引电机，此时所述牵引电机工作在发电工况，电动机产生制动力，从而实现作业车的制动减速；

所述牵引电机输出电能经过所述线路电抗器滤波、牵引逆变器逆变后给所述动力蓄电池系统充电；多余的电能通过制动电阻转化为热能，并通过强制风冷方式，将产生热量排出车体。

进一步地，所述直臂双回转作业平台的控制系统具有正常动作和刷墙两种控制模式；

当处于正常动作模式时，所述直臂双回转作业平台进行一级回转、臂体变幅、臂体伸缩、二级回转动作；

当处于刷墙动作模式时，所述直臂双回转作业平台进行直线前进/后退、垂直上升/下降动作。

进一步地，所述前司机室和后司机室内设有司机操作台和司机座椅，其前端设置行车安全挡风玻璃和喷水式刮雨器，后端设有与所述电气间/直臂双回转作业平台相通的过道门。

与现有技术相比，本发明提供的地铁多功能作业车，有益效果在于：

一、本发明提供的地铁多功能作业车，采用蓄电池作为走行驱动及作业驱动动力，整车采用直-交流电传动，彻底解决了传统内燃动力接触网作业车隧道内作业带来的尾气污染问题。

二、本发明提供的地铁多功能作业车，采用直臂双回转作业平台，解决传统接触网作业车隧道内作业平台高度太高而隧道外作业平台高度太低问题，并兼顾声屏障检修、隧道臂检修、高空作业等，同时满足地铁线路车辆限界。

三、本发明提供的地铁多功能作业车，整车集成了受电弓、接触网检测系统，可以对线路接触网进行检测作业。

四、本发明提供的地铁多功能作业车，整车采用四轴驱动动力，且有两台车辆重联功能，满足重联编组救援电客车能力。

五、本发明提供的地铁多功能作业车，整车具备地铁接触网作业车、地铁接触网高空检修作业车、地铁声屏障检修车、地铁隧道检修车、地铁救援轨道车、地铁接触网检测车等多种车辆功能，可减少单条线路配置工程车辆数量，提高车辆利用率、降低总体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施案例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的地铁多功能作业车的结构示意图；

图2是图1所示地铁多功能作业车的俯视结构示意图；

图3是图2所示地铁多功能作业车沿A-A线的剖视结构示意图；

图4是图2所示地铁多功能作业车沿B-B线的剖视结构示意图；

图5是图1所示地铁多功能作业车中前司机室/后司机室的结构示意图；

图6是图1所示地铁多功能作业车的底盘结构示意图；

图7是本发明提供的地铁多功能作业车动力传递原理框图；

图8是本发明提供的地铁多功能作业车辅助供电原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请结合参阅图1至图8，其中图1是本发明提供的地铁多功能作业车的结构示意图；图2是图1所示地铁多功能作业车的俯视结构示意图；图3是图2所示地铁多功能作业车沿A-A线的剖视结构示意图；图4是图2所示地铁多功能作业车沿B-B线的剖视结构示意图；图5是图1所示地铁多功能作业车中前司机室/后司机室的结构示意图；图6是图1所示地铁多功能作业车的底盘结构示意图；图7是本发明提供的地铁多功能作业车动力传递原理框图；图8是本发明提供的地铁多功能作业车辅助供电原理框图。本发明提供的地铁多功能作业车100包括车架1、前司机室2、后司机室3、电气间4、动力蓄电池系统5、辅助电源柜6、电传牵引系统(未标号)、转向架8、制动系统9、液压动力单元10、直臂双回转作业平台11、接触网检测装置12、刚性悬挂自动巡查装置13、受电弓14。

车架1作为车辆所有部件的安装基础。

前司机室2和后司机室3分布于车架1的两端，使地铁多功能作业车可向两个方向驾驶，满足了司机瞭望视野要求。

前司机室2内设置有司机操作台201、司机座椅202、接触网检测控制柜203、乘客座椅204等，后端设有过道门与电气间4相通；前司机室2的前端设置有行车安全挡风玻璃205、喷水式刮雨器(未图示)。

后司机室3内同样设置有司机操作台、司机座椅等结构，其前端同样设置有行车安全挡风玻璃、喷水式刮雨器等结构，其后端通过端门与直臂双回转作业平台相通。

电气间4用于布置地铁多功能车的电气系统，其两端侧墙各安装有轴流风机及百叶窗进行通风散热。

动力蓄电池系统5集成悬挂安装于车架1下部，其包括电池箱、高压控制盒、BMS管理系统、冷却装置和灭火系统。动力蓄电池系统主回路主要由继电器、电池箱、高压熔断器、手动维修开关MSD、电流传感器连接组成，形成的并联支路大于两路，以便当某一支路动力电池故障时可以切除故障支路，保证车辆可以继续运行。

动力蓄电池系统5通过车载充电机15外接AC380V电源充电。

辅助电器柜6安装于电气间4内，集成整车供配电系统，为整车提供系统、生活负载和液压泵站供电，特别是为控制系统提供DC24V电源、为生活设施提供工频AC220V交流电源、以及为液压动力单元提供工频380V交流电源。

电传牵引系统包括高压互联箱701、牵引逆变器702和线路电抗器703、牵引电机704、车轴齿轮箱705和轮对706，其中高压互联箱701、牵引逆变器702和线路电抗器703设于电气间4，牵引电机704为四台，分别悬挂安装于转向架8上，牵引电机704驱动车轴齿轮箱705内的齿轮组转动将牵引力传递至轮对706，以驱动作业车向前/向后运行。

其中，高压互联箱701包括连接铜排及单向放电与单向充电二极管，用于牵引蓄电池汇流与后端负载分流连接。

牵引逆变器702包括预充电电路、四个牵引逆变单元、两个斩波单元及两个牵引控制单元，牵引逆变器702由动力蓄电池系统5供电，并通过四个牵引逆变单元将直流电逆变成频率及电压可变的三相交流电，为牵引电机704供电。

线路电抗器703用于馈电制动时牵引逆变器702输入侧滤波。

转向架8设于车架1下部，本实施例中，转向架8为两台，分别设于前司机室2和后司机室3对应的车架下部。牵引电机703悬挂安装于转向架8。

制动系统9包括空气制动系统901、电制动系统(未图示)及驻车制动系统(未图示)，紧急制动优先采用空气制动，常用制动优先采用电制动。

空气制动系统901采用JZ-7空气制动系统，包括螺杆空压机902、空气净化单元903和总风包904，螺杆空压机902产生的空气经空气净化单元903净化后储存在总风包904内，为系统提供风源，并通过转向架8上的单元制动器与轮对706进行踏面制动。

电制动系统采用馈电制动和电阻制动，其工作原理是：轮对706通过车轴齿轮箱705将作业车的动能传递给牵引电机704，此时牵引电机704工作在发电工况，电动机产生制动力，从而实现作业车的制动减速；

牵引电机704输出电能经过线路电抗器703滤波、牵引逆变器702逆变后给动力蓄电池系统5充电；多余的电能通过制动电阻转化为热能，并通过强制风冷方式，将产生热量排出车体。

液压动力单元10是由电动机驱动的液压泵站、液压油箱、主动力系统(交流电动泵组)、应急动力系统(直流电动泵组)、手摇泵等部件组成，主要为直臂双回转作业平台11、一/二系锁定装置提供动力。

直臂双回转作业平台11设于电气间4与后司机室3之间，具有一级调平、一级360°全回转、臂体蝙蝠、臂体伸缩、二级调平、二级360°全回转动作功能，各动作在任意位置能够可靠制动，实现直臂双回转作业平台11距轨面最低位不超过2600mm，距轨面最高位不小于7000mm，距轨道中心最大工作幅度不小于8000mm。

直臂双回转作业平台11控制系统具有正常动作和刷墙两种控制模式，作业平台正常动作模式平台可进行一级回转、臂体变幅、臂体伸缩、二级回转动作，刷墙模式能够在作业范围内沿着作业平台前后方向进行前进和后退动作，以及与地面垂直的平面内进行上升和下降动作。

因此，本发明采用直臂双回转作业平台11，可兼顾声屏障检修、隧道臂检修、高空作业等，同时满足地铁线路车辆限界，使作业车具备地铁接触网作业车、地铁接触网高空检修作业车、地铁声屏障检修车、地铁隧道检修车、地铁救援轨道车、地铁接触网检测车等多种车辆功能。

接触网检测装置12设于前司机室2顶部，包括基于机器视觉的非接触式检测设备、弓网压力检测设备、弓网冲击检测设备、弓网图像高清录像设备、高低压隔离设备、车体振动补偿设备、中央数据处理系统、打印机、客户端等。

刚性悬挂自动巡查装置13设于后司机室3顶部，用于对检测位置进行实时数据采集及分析。由硬件部分和软件部分组成，其中硬件部分包括左侧高速摄像机组和右侧高速摄像机组、专用补偿光源、车内机柜设施等；软件部分由实时巡视数据采集软件、图像信息管理软件组成，满足接触网检测和刚性悬挂自动巡查的要求。

受电弓14设于前司机室2顶部，用于接触网线路冷滑试验。

与现有技术相比，本发明提供的地铁多功能作业车，有益效果在于：

一、本发明提供的地铁多功能作业车，采用蓄电池作为走行驱动及作业驱动动力，整车采用直-交流电传动，彻底解决了传统内燃动力接触网作业车隧道内作业带来的尾气污染问题；地铁多功能作业车的自运行速度可达80Km/h。

二、本发明提供的地铁多功能作业车，采用直臂双回转作业平台，解决传统接触网作业车隧道内作业平台高度太高而隧道外作业平台高度太低问题，并兼顾声屏障检修、隧道臂检修、高空作业等，同时满足地铁线路车辆限界。

三、本发明提供的地铁多功能作业车，整车集成了受电弓、接触网检测系统，可以对线路接触网进行检测作业。

四、本发明提供的地铁多功能作业车，整车采用四轴驱动动力，且有两台车辆重联功能，满足重联编组救援电客车能力。

五、本发明提供的地铁多功能作业车，整车具备地铁接触网作业车、地铁接触网高空检修作业车、地铁声屏障检修车、地铁隧道检修车、地铁救援轨道车、地铁接触网检测车等多种车辆功能，可减少单条线路配置工程车辆数量，提高车辆利用率、降低总体成本。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行的多种变化、修改、替换和变型均仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地铁多功能作业车，其特征在于，包括车架、前司机室、后司机室、电气间、动力蓄电池系统、辅助电源柜、电传牵引系统、转向架、制动系统、液压动力单元、直臂双回转作业平台、接触网检测装置、刚性悬挂自动巡查装置、受电弓；

所述前司机室和后司机室分别设于所述车架的两端；

所述动力蓄电池系统、转向架设于所述车架下部；所述转向架为两台，分别设于所述前司机室和后司机室对应的车架下部；

所述辅助电源柜设于所述电气间，集成整车配供电系统，提供DC24V电源、工频AC220V交流电源、以及为液压动力单元提供工频380V交流电源；

所述电传牵引系统包括高压互联箱、牵引逆变器和线路电抗器、牵引电机、车轴齿轮箱和轮对，所述高压互联箱、牵引逆变器和线路电抗器设于所述电气间，所述牵引电机为四台，分别悬挂安装于所述转向架，所述牵引电机驱动所述车轴齿轮箱内的齿轮组转动将牵引力传递至所述轮对，以驱动作业车向前/向后运行；

所述制动系统包括空气制动系统、电制动系统及驻车制动系统，其中所述空气制动系统采用JZ-7空气制动系统；

所述液压动力单元为所述直臂双回转作业平台提供动力，所述液压动力单元由电动机驱动；

所述直臂双回转作业平台设于所述电气间与所述后司机室之间，其臂体可伸缩，所述直臂双回转作业平台距轨面最低位不超过2600mm，距轨面最高位不小于7000mm，距轨道中心最大工作幅度不小于8000mm；

所述接触网检测装置设于所述前司机室顶部，包括基于机器视觉的非接触式检测设备、弓网压力检测设备、弓网冲击检测设备、弓网图像高清录像设备、高低压隔离设备及车体振动补偿设备；

所述刚性悬挂自动巡查装置设于所述后司机室顶部，包括左侧高速摄像机组和右侧高速摄像机组，对检测位置进行实时数据采集及分析；

所述受电弓设于所述前司机室顶部，用于接触网线路冷滑试验。

2.根据权利要求1所述的地铁多功能作业车，其特征在于，所述牵引逆变器包括预充电电路、四个牵引逆变单元、两个斩波单元及两个牵引控制单元，所述牵引逆变器由所述动力蓄电池系统供电，并通过四个所述牵引逆变单元将直流电逆变成频率及电压可变的三相交流电，为所述牵引电机供电。

3.根据权利要求1所述的地铁多功能作业车，其特征在于，所述线路电抗器用于馈电制动时所述牵引逆变器输入侧滤波。

4.根据权利要求1所述的地铁多功能作业车，其特征在于，所述高压互联箱包括连接铜排及单向放电与单向充电二极管。

5.根据权利要求1所述的地铁多功能作业车，其特征在于，所述空气制动系统包括电动空压机、空气净化单元和总风包，所述电动空压机产生的空气经所述空气净化单元净化后储存在所述总风包内，为系统提供风源，并通过所述转向架上的单元制动器与所述轮对进行踏面制动。

6.根据权利要求1所述的地铁多功能作业车，其特征在于，所述电制动系统采用馈电制动及电阻制动，所述轮对通过所述车轴齿轮箱将作业车的动能传递给所述牵引电机，此时所述牵引电机工作在发电工况，电动机产生制动力，从而实现作业车的制动减速；

所述牵引电机输出电能经过所述线路电抗器滤波、牵引逆变器逆变后给所述动力蓄电池系统充电；多余的电能通过制动电阻转化为热能，并通过强制风冷方式，将产生热量排出车体。

7.根据权利要求1所述的地铁多功能作业车，其特征在于，所述直臂双回转作业平台的控制系统具有正常动作和刷墙两种控制模式；

当处于正常动作模式时，所述直臂双回转作业平台进行一级回转、臂体变幅、臂体伸缩、二级回转动作；

当处于刷墙动作模式时，所述直臂双回转作业平台进行直线前进/后退、垂直上升/下降动作。

8.根据权利要求1所述的地铁多功能作业车，其特征在于，所述前司机室和后司机室内设有司机操作台和司机座椅，其前端设置行车安全挡风玻璃和喷水式刮雨器，后端设有与所述电气间/直臂双回转作业平台安装平台相通的过道门。

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