CN212401186U - 轨道工程车辆传动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道工程车辆传动系统，轨道工程车辆包括动力车和作业车，轨道工程车辆传动系统包括：布置于动力车上的整车动力电源系统和高速走行系统，布置于作业车上的低速走行系统，及部分或全部布置于作业车上的作业系统。整车动力电源系统为作业系统提供电源，并可选择地为高速走行系统或低速走行系统提供电源，高速走行系统采用电传动牵引结构。低速走行系统采用全电传动牵引结构，并通过减速机构减速。本实用新型能够解决双动力源轨道作业车辆在高速走行和低速走行模式下动力传动的技术问题，以满足不同工况下对走行速度和控制精度的要求。

Description

轨道工程车辆传动系统

技术领域

本实用新型涉及铁路工程机械技术领域，尤其是涉及一种双动力源(接触网供电+牵引蓄电池供电)驱动轨道工程车辆的传动系统结构。

背景技术

作为一种广泛运用的轨道作业车辆，钢轨铣磨车是一种用于修复钢轨表面缺陷的轨道工程维护车辆。钢轨铣磨车通过安装在其车辆底架上的铣作业单元和磨作业单元对钢轨表面进行处理，使钢轨表面的粗糙度、波磨、廓形等参数达到要求值。铣作业单元上的刀具对钢轨表面进行铣削，消除钢轨表面的损伤和波磨以控制断面廓形。磨作业单元上的磨削砂轮对铣屑后的钢轨表面进行磨削，使钢轨表面更加光滑，达到需求的粗糙度值。钢轨铣磨车通过对钢轨的铣、磨作业，最终实现钢轨表面缺陷的修复。目前，地铁线路均是电气化线路，沿线都有供电，然而大多数工程维护车辆以及公开的钢轨铣磨车方案，均采用柴油机作为动力源提供车辆的走行及作业动力，这种传动方式存在噪音大、排放不环保、振动大等严重缺陷。如果能实现利用电能作为铣磨车的动力源，既解决了柴油机排放、振动和噪音的缺陷，又使用了清洁能源，对于产品性能和竞争力均是意义重大。

钢轨铣磨车的走行通常分为作业走行和自走行两种工况，其中，作业走行仅用于作业，速度非常低，而自走行用于自行驶转运车辆。由于高速与低速的速比太大，利用同一套驱动装置难以适应两种速度，因此解决钢轨铣磨车高速和低速走行模式下传动装置的匹配问题，是钢轨铣磨车研究的一个重点方向。目前应用的铣磨车传动方案，解决高低速不同速度要求方面，一般采用高速液力传动+低速静液压传动；或高低速都采用静液压传动，并利用机械切换装置，切换高低两种不同传动比，实现高低速走行。铣磨车在作业工况下，为了尽可能的减小相邻进刀量之间的刀痕间隙，需要车辆速度非常低，通常为0.3～2.0km/h。同时，作业效果对车辆作业速度的波动非常敏感，要求低速作业时，车辆速度波动非常小，通常为 0.02km/h。车辆作业时，为了克服由大小和方向不断变化的作业阻力、坡道阻力、风载等阻力组合而成的，具有最大幅值大、波动大、变化快、方向变化、随机性强特性的综合阻力，低恒速传动应具有大刚度和敏感的响应性能。为了获得较好的低速性能，传动系统性能最佳的速度区间应覆盖车辆作业速度范围。由于综合阻力方向会变化、最大幅值大，低恒速工况下牵引时，牵引能力要足够大，牵引系统才能输出足够的功率。低恒速工况下制动时，制动能力也要足够大，能量消耗系统才具有足够的功率和响应速度。

目前市场上应用的钢轨铣磨车，均采用柴油发动机驱动静液压传动系统，利用静液压系统工作平稳、响应快速的特点，实现低恒速。在低恒速工况下，综合阻力与走行方向相同时，需要提供制动力消除综合阻力，控制车辆速度不增加。此时，静液压传动系统将车辆动能，传递至柴油发动机，通过柴油发动机消耗能量，实现车辆低恒速制动。在高速走行方面，目前市场上应用的钢轨铣磨车，有采用液力传动和静液压传动两种形式。高速走行采用液力传动方案的车辆，通过柴油机动力驱动分动箱-变速箱，再由分动箱-变速箱输出传动轴，将扭矩传递给走行机构，驱动车辆行进。高速走行采用静液压传动方案的车辆，通过柴油机驱动液压泵，液压泵将机械能转化成液压能，走行部件(转向架)上的液压马达，再将压力能转化成输出轴的转动，并将扭矩传递给走行轮对，驱动车辆行进。一般高低速共用相同的液压系统，为了适应高低速不同的性能要求，走行装置上设置了两种传动比，并可切换，实现高低速走行。

在现有技术中，与本发明申请最接近的技术方案是本申请人株洲时代电子技术有限公司、宝鸡中车时代工程机械有限公司于2019年01月21日申请，并于2019年04月05日公开，公开号为CN109577117A的中国发明申请《一种轨道作业车辆传动系统》。该发明公开了一种轨道作业车辆传动系统，轨道作业车辆包括动力车和作业车，传动系统包括：布置于动力车上的整车动力电源系统、高速走行系统和低速走行动力源，布置于作业车上的低恒速走行系统，及部分或全部布置于作业车上的作业系统。整车动力电源系统为作业系统提供电源，并可选择地高速走行系统或低速走行动力源提供电源，高速走行系统采用电传动牵引系统。低速走行动力源为低恒速走行系统提供液压动力源，低恒速走行系统采用电传静液压传动牵引系统。该发明能够解决双动力源轨道作业车辆在高速走行和低速走行模式下动力传动的技术问题，以满足不同工况下对走行速度和控制精度的要求。该发明申请采用接触网供电+内燃动力供电方案，高速走行采用电传动牵引系统，低恒速走行采用电传静液压传动牵引系统，主要具有以下技术缺陷：

(1)现有技术的轨道作业车辆传动系统，采用受电弓+柴油机的动力方案，平时主要采用受电弓作业，没有弓网电源时，采用柴油机驱动，柴油机排放会污染环境，尤其是地铁线路多数为隧道，污染更显著；

(2)现有技术的轨道作业车辆传动系统，低恒速走行系统采用电传静液压传动牵引，液压管路难以规避长时间运行后，管路泄漏、渗漏的风险；

(3)现有技术的轨道作业车辆传动系统，作业走行采用电机驱动液压泵，再由泵驱动低速运行马达，电能先转化为压力能，再将压力能转化为机械能，能量的中间转化环节较多，传动效率较低；

(4)现有技术的轨道作业车辆传动系统，由于柴油机的功率需同时满足作业和高速走行的需求，因此需要配置大功率柴油机，同时配置大功率整流设备，整体成本较高；

(5)现有技术的轨道作业车辆传动系统，采用电传动和液压传动分别用于高速和作业走行，需要配置大功率液压系统，大幅增加了配置成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种轨道工程车辆传动系统，解决双动力源轨道作业车辆在高速走行和低速走行模式下动力传动的技术问题，以满足不同工况下对走行速度和控制精度的要求。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型具体提供了一种轨道工程车辆传动系统的技术实现方案，所述轨道工程车辆包括动力车和作业车，所述轨道工程车辆传动系统包括：布置于所述动力车上的整车动力电源系统和高速走行系统，布置于所述作业车上的低速走行系统，及部分或全部布置于所述作业车上的作业系统。所述整车动力电源系统为所述作业系统提供电源，并可选择地为所述高速走行系统或低速走行系统提供电源，所述高速走行系统采用电传动牵引结构。所述低速走行系统采用全电传动牵引结构，并通过减速机构减速。

进一步的，所述整车动力电源系统包括高压箱和牵引蓄电池。所述牵引蓄电池向高压箱输出直流电。所述高压箱用于选择牵引蓄电池或接触网作为轨道工程车辆的整车供电来源。所述传动系统还包括布置于所述动力车上的辅助逆变器、作业电源箱及蓄电池。所述辅助逆变器将高压箱输出的直流电转换为轨道工程车辆需要的电源制式，为车载用电设备供电，并对所述蓄电池进行充电。所述作业电源箱将高压箱输出的直流电转换成交流电为所述作业系统供电。

进一步的，所述高速走行系统包括第一高速走行电机、第二高速走行电机、第三高速走行电机及第四高速走行电机。所述整车动力电源系统还包括第一牵引逆变器和第二牵引逆变器。在高速走行工况下，所述第一牵引逆变器将高压箱输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动所述第一高速走行电机和第二高速走行电机。所述第二牵引逆变器将高压箱输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动所述第三高速走行电机和第四高速走行电机。

进一步的，所述传动系统还包括布置于所述动力车上的驱动开关箱，所述驱动开关箱用于将第二牵引逆变器的输出可选择地连接至所述低速走行系统的作业走行电机，或所述第三高速走行电机和第四高速走行电机。当所述轨道工程车辆需要高速走行时，所述驱动开关箱将所述第二牵引逆变器的输出与所述第三高速走行电机、第四高速走行电机连接。当所述轨道工程车辆需要低速作业时，所述驱动开关箱将所述第二牵引逆变器的输出与所述作业走行电机连接。在低速走行工况下，仅有与所述驱动开关箱相连的第二牵引逆变器工作，且所述第二牵引逆变器将高压箱输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动所述作业走行电机。

进一步的，所述整车动力电源系统还包括：与所述第一牵引逆变器相连的第一制动电阻，以及与所述第二牵引逆变器相连的第二制动电阻。

所述第一制动电阻用于消耗所述第一高速走行电机和第二高速走行电机电制动时产生，所述作业系统及车载用电设备未使用完，且无法转移至接触网的电能。

所述第二制动电阻用于消耗所述第三高速走行电机和第四高速走行电机电制动时产生，所述作业系统及车载用电设备未使用完，且无法转移至接触网的电能。

进一步的，所述作业走行电机连接至所述驱动开关箱的输出端，所述低速走行系统进一步包括：行星减速器，及用于将所述作业走行电机与车轮可选择地连接或脱开的车轴减速器。所述车轴减速器与车轴连接，所述车轴与车轮连接。所述行星减速器的一侧与车轴减速器串联，组成设定减速比的减速机构，另一侧与所述作业走行电机连接。

进一步的，在高速走行工况下，通过所述驱动开关箱内置的第二切换开关，将第二牵引逆变器的输出连接至第三高速走行电机和第四高速走行电机。同时，所述车轴减速器的档位切换至0，所述车轮与作业走行电机脱开。

进一步的，在高速走行工况下，当轨道工程车辆制动时，第三高速走行电机和第四高速走行电机被反拖发电，发出的交流电经过所述第二切换开关输出至第二牵引逆变器，由第二牵引逆变器将该交流电转化为直流电。所述第一高速走行电机和第二高速走行电机被反拖发电，发出的交流电输出至第一牵引逆变器，由第一牵引逆变器将该交流电转化为直流电。由所述第一牵引逆变器和第二牵引逆变器输出的直流电优先供给车载用电设备使用，当所述车载用电设备无法吸收时，电能反馈至接触网以供与接触网连接的其他设备使用。当与接触网相连的其他设备无法吸收时，电能通过所述第一制动电阻和第二制动电阻进行能量消耗。

进一步的，在低速走行工况下，通过所述驱动开关箱内置的第二切换开关将第二牵引逆变器的输出连接至所述作业走行电机。同时，所述车轴减速器的档位切换至1，所述车轮与作业走行电机连接在一起并可双向驱动，以驱动轨道工程车辆低速走行。由车轴减速器和行星减速器组成设定减速比的减速机构，使所述作业走行电机工作在牵引、制动性能稳定易控的转速区。

进一步的，在低速走行工况下，所述作业走行电机被轨道工程车辆反拖发出的交流电经所述第二切换开关输出至第二牵引逆变器，由所述第二牵引逆变器将交流电转化为直流电，该直流电优先供给作业电源箱及车载用电设备。当所述作业电源箱及车载用电设备无法吸收时，电能反馈至接触网，供与接触网连接的其他设备使用。当与接触网相连的其他设备无法吸收时，电能通过第一制动电阻和第二制动电阻进行能量消耗。

进一步的，所述作业系统包括布置于所述动力车上的铁屑回收装置，以及布置于所述作业车上的铣作业装置、磨作业装置及磨粉回收装置。所述作业电源箱将高压箱输出的直流电转换成交流电，并为所述铣作业装置、磨作业装置、铁屑回收装置及磨粉回收装置供电。

进一步的，所述高压箱内置有用于保护车辆内部供电安全的高速断路器，及与所述高速断路器相连的第一切换开关。所述高速断路器连接至受电弓，所述第一切换开关可择一地切换至接触网或牵引蓄电池供电，或接地。

通过实施上述本实用新型提供的轨道工程车辆传动系统的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本实用新型轨道工程车辆传动系统，采用“受电弓正常使用+蓄电池紧急撤离”双输入动力源全电驱动结构，接触网供电和蓄电池供电可切换，在有弓网电源时采用受电弓受流运行及作业，采用任何动力都是清洁能源，不会对沿线隧道环境污染，能够满足不同工况下对走行速度和控制精度的要求；同时在弓网或受流出现故障时，采用蓄电池驱动救援，为接触网故障或受流装置故障提供了应急撤离方案，蓄电池的功率和容量需求小，且不需配置整流设备，成本更有优势；

(2)本实用新型轨道工程车辆传动系统，采用全电驱动结构尽可能地减少了液压管路的数量和覆盖面，减少了管路风险点，全电驱动结构直接采用电机驱动低速运行，电能直接转化成机械能，中间能量转化点大幅减少，效率更高，同时高低速均采用电传动，不但发挥了电传动结构成熟、控制简单的特点，而且不需要配置大功率液压系统，成本大幅降低；

(3)本实用新型轨道工程车辆传动系统，在作业走行电机与车轴之间设置了特定减速比的减速机构，低恒速走行采用高减速比电传动结构，使车辆运行在低速时，作业走行电机工作在牵引、制动性能稳定易控的转速区，充分发挥电机在高转速区牵引、制动性能稳定、响应快速的特点；同时牵引逆变器牵引的输出与车辆车速或作业走行电机转速形成实时控制闭环，从而实现低恒速要求，满足高速和低恒速两种不同的走行要求；

(4)本实用新型轨道工程车辆传动系统，车辆高速、低速走行均采用交流电传动，高低速共用牵引电路，并可双向切换，减少了一套系统设备，节约了制造成本、减少了车辆空间和重量；同时由车轴齿轮箱和行星减速器组成的减速机构，具有档位切换功能，可实现高速脱档和低速挂挡功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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实施例。

图1是本实用新型轨道工程车辆传动系统一种具体实施例的整体结构原理示意图；

图2是本实用新型轨道工程车辆传动系统一种具体实施例中动力车的传动结构原理示意图；

图3是本实用新型轨道工程车辆传动系统一种具体实施例中作业车的传动结构原理示意图；

图4是本实用新型轨道工程车辆传动系统所应用的双动力源轨道作业车辆的整体结构主视图；

图5是本实用新型轨道工程车辆传动系统所应用的双动力源轨道作业车辆的整体结构俯视图；

图6是本实用新型轨道工程车辆传动系统所应用的双动力源轨道作业车辆的整体结构仰视图；

图中：1-动力车，2-作业车，31-第一车轮，32-第二车轮，33-第三车轮，34- 第四车轮，4-受电弓，5-接触网，6-电传动转向架，7-充电位，8-风源模块，11-电气间，12-检修间，13-铁屑舱，21-液压间，22-磨作业电气间，23-铣作业电气间， 101-牵引蓄电池柜，102-低压控制柜，103-检修台，104-工具柜，105-第一作业电源柜，106-第二作业电源柜，107-高压箱柜，108-变流控制柜，109-制动控制柜，201- 第一作业电源控制柜，202-第二作业电源控制柜，203-液压站，204-磨作业控制柜， 205-第一磨作业驱动柜，206-第二磨作业驱动柜，207-第一铣作业驱动柜，208-第二铣作业驱动柜，209-铣作业控制柜，E1-高压箱，E2-辅助逆变器，E3-作业电源箱， E41-第一牵引逆变器，E42-第二牵引逆变器，E51-第一制动电阻，E52-第二制动电阻， E6-蓄电池，E7-牵引蓄电池，E8-车载用电设备，M11-第一高速走行电机，M12-第二高速走行电机，M13-第三高速走行电机，M14-第四高速走行电机，M31-第一作业走行电机，M32-第二作业走行电机，M33-第三作业走行电机，M34-第四作业走行电机，S1-驱动开关箱，K0-高速断路器，K1-第一切换开关，K2-第二切换开关，G1-铣作业装置，G2-磨作业装置，G3-铁屑回收装置，G4-磨粉回收装置，Y1-作业液压系统， J1-第一车轴减速器，J2-第二车轴减速器，J3-第三车轴减速器，J4-第四车轴减速器， P1-第一行星减速器，P2-第二行星减速器，P3-第三行星减速器，P4-第四行星减速器， W1-第一车轴，W2-第二车轴，W3-第三车轴，W4-第四车轴，100-轨道工程车辆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1至附图6所示，给出了本实用新型轨道工程车辆传动系统的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如附图1所示，一种轨道工程车辆传动系统的实施例，轨道工程车辆100包括动力车1 和作业车2，动力车1负责提供列车动力、高速走行及低速走行动力源，作业车2负责作业功能及实现低恒速走行。轨道工程车辆传动系统具体包括：布置于动力车1上的整车动力电源系统和高速走行系统，布置于作业车2上的低速走行系统，及部分或全部布置于作业车2上的作业系统。整车动力电源系统为作业系统提供电源，并可选择地为高速走行系统或低速走行系统提供电源。高速走行系统采用电传动牵引，以实现轨道工程车辆0～80km/h 的走行速度，及小于0.5km/h的速度控制精度。低速走行系统采用全电传动牵引，并通过减速机构减速，以实现轨道工程车辆0.3km～2km/h的走行速度，及小于0.02km/h的速度控制精度。

如附图2所示，整车动力电源系统进一步包括牵引蓄电池E7和高压箱E1。高压箱E1是用于选择和保护车辆系统供电的设备，其内部布置了用于选择供电线路的第一切换开关(刀开关)K1，和用于保护车辆内部供电安全的高速断路器K0。当第一切换开关K1选择A1～A3时，车辆电气系统分别由接触网供电、牵引蓄电池供电，以及接地。牵引蓄电池E7向高压箱E1输出直流电，高压箱E1用于选择牵引蓄电池E7或接触网5作为轨道工程车辆100的整车供电来源，牵引蓄电池E7设置有充电位7。传动系统还包括布置于动力车1上的辅助逆变器E2、作业电源箱E3及蓄电池E6。辅助逆变器E2将高压箱E1输出的直流电转换为轨道工程车辆100需要的电源制式，为车载用电设备E8供电，并对蓄电池E6进行充电。辅助逆变器E2用于，将高压箱E1输出的直流电转化成AC380V、AC220V、DC110V、DC24V等车辆需要的制式，分别为车辆设备供电，并对蓄电池E6充电。作业电源箱E3将高压箱E1输出的直流电转换成AC380V交流电为作业系统供电。

作业系统进一步包括布置于动力车1上的铁屑回收装置G3，以及布置于作业车2上的铣作业装置G1、磨作业装置G2及磨粉回收装置G4。作业电源箱E3将高压箱E1 输出的直流电转换成交流电，并为铣作业装置G1、磨作业装置G2、铁屑回收装置G3 及磨粉回收装置G4供电。高压箱E1内置有用于保护车辆内部供电安全的高速断路器K0，及与高速断路器K0相连的第一切换开关K1。高速断路器K0连接至受电弓4，第一切换开关K1可择一地切换至接触网5或牵引蓄电池E7供电，或接地。

高速走行系统进一步包括第一高速走行电机M11、第二高速走行电机M12、第三高速走行电机M13及第四高速走行电机M14。整车动力电源系统还包括第一牵引逆变器 E41和第二牵引逆变器E42。牵引逆变器(即第一牵引逆变器E41和第二牵引逆变器 E42)用于将高压箱E1输出的直流电，转化成变频变压的电源，驱动电机转动。在高速走行工况下，输出变频变压的电源，驱动高速走行电机(即第一高速走行电机M11、第二高速走行电机M12、第三高速走行电机M13及第四高速走行电机M14)，用于高速走行。在低速走行工况下，驱动作业走行电机(即第一作业走行电机M31、第二作业走行电机M32、第三作业走行电机M33及第四作业走行电机M34)，用于低速走行。在高速走行工况下，两组牵引逆变器的每组分别为一台转向架的两个电机提供电能。在低速走行工况下，仅与驱动箱S1相连的牵引逆变器工作，驱动开关箱S1中的第二切换开关K2切换至KM0～KM1，牵引逆变器同时为作业车2的四台作业走行电机提供电能。在高速走行工况下，第一牵引逆变器E41将高压箱E1输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动第一高速走行电机M11和第二高速走行电机M12。第二牵引逆变器E42将高压箱E1输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动第三高速走行电机M13 和第四高速走行电机M14。

传动系统还包括布置于动力车1上的驱动开关箱S1，驱动开关箱S1用于将第二牵引逆变器E42的输出可选择地连接至低速走行系统的作业走行电机，或第三高速走行电机M13和第四高速走行电机M14。当车辆需要高速走行时，内置的第二切换开关K2 将第二牵引逆变器E42的输出与KM2连接；当车辆需要低速作业时，内置的第二切换开关K2将第二牵引逆变器E42的输出与KM1连接。当轨道工程车辆100需要高速走行时，驱动开关箱S1将第二牵引逆变器E42的输出与第三高速走行电机M13、第四高速走行电机M14连接。当轨道工程车辆100需要低速作业时，驱动开关箱S1将第二牵引逆变器E42的输出与作业走行电机连接。在低速走行工况下，仅有与驱动开关箱S1相连的第二牵引逆变器E42工作，且第二牵引逆变器E42将高压箱E1输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动作业走行电机，以实现低速走行。

整车动力电源系统还包括：与第一牵引逆变器E41相连的第一制动电阻E51，以及与第二牵引逆变器E42相连的第二制动电阻E52。制动电阻(即第一制动电阻E51和第二制动电阻E52)用于消耗电制动产生的，且车辆的其他电气设备无法使用完，也不能转移至接触网的电能。

第一制动电阻E51用于消耗第一高速走行电机M11和第二高速走行电机M12电制动时产生，作业系统及车载用电设备E8未使用完，且无法转移至接触网5的电能。

第二制动电阻E52用于消耗第三高速走行电机M13和第四高速走行电机M14电制动时产生，作业系统及车载用电设备E8未使用完，且无法转移至接触网5的电能。

如附图3所示，作业走行电机进一步包括分别连接至驱动开关箱S1输出端的第一作业走行电机M31、第二作业走行电机M32、第三作业走行电机M33及第四作业走行电机M34。低速走行系统进一步包括：

第一行星减速器P1，及用于将第一作业走行电机M31与第一车轮31可选择地连接或脱开的第一车轴减速器J1。第一车轴减速器J1与第一车轴W1连接，第一车轴 W1与第一车轮31连接。第一行星减速器P1的一侧与第一车轴减速器J1串联，组成设定减速比的减速机构，另一侧与第一作业走行电机M31连接。

第二行星减速器P2，及用于将第二作业走行电机M32与第二车轮32可选择地连接或脱开的第二车轴减速器J2。第二车轴减速器J2与第二车轴W2连接，第二车轴 W2与第二车轮32连接。第二行星减速器P2的一侧与第二车轴减速器J2串联，组成设定减速比的减速机构，另一侧与第二作业走行电机M32连接。

第三行星减速器P3，及用于将第三作业走行电机M33与第三车轮33可选择地连接或脱开的第三车轴减速器J3。第三车轴减速器J3与第三车轴W3连接，第三车轴 W3与第三车轮33连接。第三行星减速器P3的一侧与第三车轴减速器J3串联，组成设定减速比的减速机构，另一侧与第三作业走行电机M33连接。

第四行星减速器P4，及用于将第四作业走行电机M34与第四车轮34可选择地连接或脱开的第四车轴减速器J4。第四车轴减速器J4与第四车轴W4连接，第四车轴W4与第四车轮34连接。第四行星减速器P4的一侧与第四车轴减速器J4串联，组成设定减速比的减速机构，另一侧与第四作业走行电机M34连接。

车轴减速器(J1～J4)是与车轴连接的减速器，行星减速器(P1～P4)与车轴减速器(J1～J4)串联，组成一种特定减速比的减速器，行星减速器(P1～P4)的另一侧与作业走行电机(M31～M34)连接。车轴减速器(J1～J4)内置档位切换机构，分别为“1”和“0”，当档位切换至“1”时，车轮与作业走行电机连接在一起，电机与车轮可双向驱动。当档位切换至“0”时，车轮与作业走行电机脱开，电机与车轮彼此运动独立。

在高速走行工况下，通过驱动开关箱S1内置的第二切换开关K2，将第二牵引逆变器E42的输出连接至第三高速走行电机M13和第四高速走行电机M14。同时，第一车轴减速器J1、第二车轴减速器J2、第三车轴减速器J3及第四车轴减速器J4的档位均切换至“0”，第一车轮31与第一作业走行电机M31、第二车轮32与第二作业走行电机M32、第三车轮33与第三作业走行电机M33、第四车轮34与第四作业走行电机M34脱开，实现驱动轨道工程车辆100的高速走行。

在高速走行工况下，当轨道工程车辆100制动时，第三高速走行电机M13和第四高速走行电机M14被反拖发电，发出的交流电经过第二切换开关K2输出至第二牵引逆变器E42，由第二牵引逆变器E42将该交流电转化为直流电。第一高速走行电机M11 和第二高速走行电机M12被反拖发电，发出的交流电输出至第一牵引逆变器E41，由第一牵引逆变器E41将该交流电转化为直流电。由第一牵引逆变器E41和第二牵引逆变器E42输出的直流电优先供给车载用电设备E8(即辅助逆变器E2的下游设备)使用。当车载用电设备E8无法吸收时，电能反馈至接触网5以供与接触网5连接的其他设备使用。当与接触网5相连的其他设备无法吸收时，电能通过第一制动电阻E51 和第二制动电阻E52进行能量消耗。在牵引工况下，第一牵引逆变器E41和第二牵引逆变器E42通过调整输出，实现轨道工程车辆100的加速或牵引力增加。

在低速走行工况下，通过驱动开关箱S1内置的第二切换开关K2将第二牵引逆变器E42的输出连接至第一作业走行电机M31、第二作业走行电机M32、第三作业走行电机M33及第四作业走行电机M34。同时，第一车轴减速器J1、第二车轴减速器J2、第三车轴减速器J3及第四车轴减速器J4的档位均切换至“1”，第一车轮31与第一作业走行电机M31、第二车轮32与第二作业走行电机M32、第三车轮33与第三作业走行电机M33、第四车轮34与第四作业走行电机M34连接在一起并可双向驱动，以驱动轨道工程车辆100低速走行。由第一车轴减速器J1和第一行星减速器P1、第二车轴减速器J2和第二行星减速器P2、第三车轴减速器J3和第三行星减速器P3及第四车轴减速器J4和第四行星减速器P4分别组成设定减速比的减速机构，使得轨道工程车辆100运行在0.3～2km/h的低速时，第一作业走行电机M31、第二作业走行电机M32、第三作业走行电机M33及第四作业走行电机M34均工作在牵引、制动性能稳定易控的转速区。在低速走行工况下，第二牵引逆变器E42的牵引输出与轨道工程车辆100 的车速或第一作业走行电机M31、第二作业走行电机M32、第三作业走行电机M33 及第四作业走行电机M34的转速形成实时闭环控制，以有效控制轨道工程车辆100的速度波动，从而实现低恒速控制。

在低速走行工况下，需要车辆发挥与走行方向相反的力，以保障车辆速度恒定不变，作业走行电机被车辆反拖发电。第一作业走行电机M31、第二作业走行电机M32、第三作业走行电机M33及第四作业走行电机M34被轨道工程车辆100反拖发出的交流电经第二切换开关K2输出至第二牵引逆变器E42，由第二牵引逆变器E42将交流电转化为直流电，该直流电优先供给其他车载电气设备(包括作业电源箱E3及辅助逆变器E2的下游设备，即车载用电设备E8)。当作业电源箱E3及车载用电设备E8 无法吸收时，电能反馈至接触网5，供与接触网5连接的其他设备使用。当与接触网5 相连的其他设备无法吸收时，电能通过第一制动电阻E51和第二制动电阻E52进行能量消耗，实现轨道工程车辆100在制动工况下的低速走行。在低速走行工况下，轨道工程车辆100发挥与其走行方向相同的力，以保障轨道工程车辆100速度恒定不变时，第二牵引逆变器E42能够通过调整输出实现轨道工程车辆100的加速或牵引力增加。

实施例2

如附图4至附图6所示，一种基于实施例1所述轨道工程车辆传动系统的钢轨铣磨车，由动力车1和作业车2组成，动力车1负责提供列车动力、高速走行及低速走行动力源，作业车2负责作业功能及实现低恒速走行。其中，动力车1包括电气间11、检修间12及铁屑仓13。电气间11内布置有牵引蓄电池柜(对应于牵引蓄电池E7) 101、低压控制柜102、高压箱柜(对应于高压箱E1)107及变流控制柜108。检修间 12内布置有检修台103、工具柜104及制动控制柜109。铁屑仓13内布置有作业电源箱E3(即第一作业电源柜105和第二作业电源柜106)及铁屑回收装置G3。作业车2 包括液压间(对应于作业液压系统Y1)21、磨作业电气间22及铣作业电气间23。液压间21内设置有第一作业电源控制柜201、第二作业电源控制柜202及液压站203。磨作业电气间22内设置有磨粉回收装置G4、磨作业控制柜204、第一磨作业驱动柜 205及第二磨作业驱动柜206，磨作业电气间的下部还设置有磨作业装置G2。铣作业电气间23内设置有第一铣作业驱动柜207、第二铣作业驱动柜208及铣作业控制柜209，铣作业电气间的下部还设置有铣作业装置G1。动力车1的下部还设置有驱动开关箱S1、辅助逆变器E2、牵引逆变器(即第一牵引逆变器E41和第二牵引逆变器E42)、制动电阻(即第一制动电阻E51和第二制动电阻E52)、风源模块8及电传动转向架6。作业车2下部还设置有电传动转向架6。

铣磨车(即轨道工程车辆100)由于作业需要，作业工况下车速非常低，速度范围为0.3～2km/h，速度波动范围特别小，波动范围小于±0.02km/h；非作业工况下，车辆又需要通过高速走行，实现快速移动。本实用新型实施例1描述的轨道工程车辆传动系统解决了铣磨车在两种不同工况下的走行问题，在高速走行工况下采用电传动牵引，车辆走行速度0～80km/h，速度控制精度小于0.5km/h；在低速走行工况下则采用高减速比的电传动牵引，利用电机在高速工况下牵引和制动性能稳定易控的特点，实现车辆走行速度0.3～2km/h，速度控制精度小于0.02km/h。实施例1描述的轨道工程车辆传动系统解决了轨道工程车辆100在作业工况下，低恒速要求的车速低、速度波动小的技术问题。轨道工程车辆100在作业工况下，当综合阻力方向与走行方向相同时，需产生制动力维持车辆速度不增加，快速消耗动能；当综合阻力方向与走行方向相反时，需输出更大牵引力维持车辆速度不降低。实施例1通过牵引逆变器输出电源，驱动作业走行电机工作在电机牵引制动特性均稳定易控的转速范围。而作业走行电机与车轮之间采用一套大减速比的减速系统(即通过车轴减速器和行星减速器实现)，通过特定的减速比，使作业走行电机在最佳工作转速范围内，驱动的车速能实现作业所需的0.3～0.2km/h低速走行要求。当轨道工程车辆100在作业走行工况下，并处于牵引状态时，牵引逆变器输出电源至作业走行电机，作业走行电机再通过减速器间接驱动车辆走行，通过调整牵引逆变器的输出实现车辆加速或牵引力增加。当轨道工程车辆100在作业走行工况下，并处于制动状态时，车辆反拖作业走行电机转动(此时作业走行电机工作于发电机状态)，车辆动能通过作业走行电机转化为电能，电能再通过其他车载电气设备消耗掉或转移至接触网。通过调整牵引逆变器(电制动)转移或消耗的电能，实现车辆的减速或牵引力减小。牵引逆变器的牵引输出、电制动性能与车辆的车速或作业走行电机的转速形成实时闭环控制。由于作业走行电机的转速在稳定易控的转速范围内，因此该控制闭环能够有效控制车辆的速度波动，从而实现恒速要求。

本实用新型实施例1描述的轨道工程车辆传动系统，在牵引逆变器的下游设置了驱动开关箱S1，通过第二切换开关K2的切换将牵引逆变器的输出输送至KM1(低速走行)或KM2(高速走行)，从而实现高低速走行共用一套牵引电路和设备，减少了制造成本、节约了车辆空间和重量，其中第二切换开关K2用于切换高速和低速走行工况，解决了高速走行和低速走行切换的技术问题。当高速走行时，两个牵引逆变器均工作，驱动开关箱S1中的第二切换开关K2切换至KM0～KM2，高速走行电机工作并牵引车辆走行。车轴减速器切换至“0”档，切断车轴与行星减速器之间的传动。当低速走行时，仅与驱动箱S1相连的牵引逆变器工作，驱动开关箱S1中的第二切换开关K2切换至KM0～KM1，作业走行电机工作并牵引车辆走行。车轴减速器切换至“1”档，车轴与行星减速器之间的传动啮合。实施例1描述的轨道工程车辆传动系统，在接触网或受流装置故障时，通过操作高压箱E1中的第一切换开关K1使牵引蓄电池 E7成为牵引电源，车辆通过高速走行电机牵引进行紧急撤离，解决了接触网或受流装置故障时车辆紧急撤离的技术问题。

在此需要特别说明的是，在本实用新型实施例1中，由车轴齿轮箱和行星减速器组成的减速机构还可以采用其他结构形式，车辆选择的电源制式也可以根据具体情况进行调整。在实施例1中，还可以对具备相同功能的设备数量进行调整，如牵引逆变器、作业走行电机的数量还可以相应地增加或减少，牵引蓄电池E7也可以更改为其他可提供电能的装置。另外，本实用新型实施例1描述的轨道工程车辆传动系统不仅仅可以应用于铣磨车，还可用于其他具有如下特点的所有车辆：具有两种走行速度要求，高速要求速度相对较高，控制精度要求相对较低；低恒速要求速度相对较低，控制精度和波动范围要求非常小。

通过实施本实用新型具体实施例描述的轨道工程车辆传动系统的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本实用新型具体实施例描述的轨道工程车辆传动系统，高速走行采用电传动，能够发挥电传动结构成熟、控制简单的特点；低恒速走行采用电传静液压传动，能够发挥静液压系统工作平稳、响应快速的特点；能够同时满足轨道作业车辆高速和低恒速两种不同的走行要求；

(2)本实用新型具体实施例描述的轨道工程车辆传动系统，车辆高速走行采用交流电传动，低速走行采用电机作为动力源的静液压传动，高、低速传动共用牵引电路，并可双向切换，减少了一套系统设备，减少了制造成本、节约了车辆的空间和重量；

(3)本实用新型具体实施例描述的轨道工程车辆传动系统，将液压驱动电机的转速恒定在电制动效率和响应速度非常快的转速值，能够提高液压驱动电机的转速控制精度，同时确保低速走行时能量的快速回收和消耗，从而实现轨道作业车辆的低恒速控制；

(4)本实用新型具体实施例描述的轨道工程车辆传动系统，低速液压泵采用恒压泵，同时低速液压泵的转速恒定为最佳工作转速，并通过调整变速箱的变速比，能够使液压驱动电机和低速驱动泵转速达到匹配；

(5)本实用新型具体实施例描述的轨道工程车辆传动系统，采用电力+发动机双输入动力源，接触网供电和发动机动力驱动可以做到无缝切换，既解决了柴油机排放、振动、噪音大的缺陷，又实现了清洁能源的利用，并为无电区间提供了后备动力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。

Claims (12)

1.一种轨道工程车辆传动系统，所述轨道工程车辆(100)包括动力车(1)和作业车(2)，其特征在于，传动系统包括：布置于所述动力车(1)上的整车动力电源系统和高速走行系统，布置于所述作业车(2)上的低速走行系统，及部分或全部布置于所述作业车(2)上的作业系统；所述整车动力电源系统为所述作业系统提供电源，并可选择地为所述高速走行系统或低速走行系统提供电源，所述高速走行系统采用电传动牵引结构；所述低速走行系统采用全电传动牵引结构，并通过减速机构减速。

2.根据权利要求1所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：所述整车动力电源系统进一步包括高压箱(E1)和牵引蓄电池(E7)；所述牵引蓄电池(E7)向高压箱(E1)输出直流电；所述高压箱(E1)用于选择牵引蓄电池(E7)或接触网(5)作为轨道工程车辆(100)的整车供电来源；所述传动系统还包括布置于所述动力车(1)上的辅助逆变器(E2)、作业电源箱(E3)及蓄电池(E6)；所述辅助逆变器(E2)将高压箱(E1)输出的直流电转换为轨道工程车辆(100)需要的电源制式，为车载用电设备(E8)供电，并对所述蓄电池(E6)进行充电；所述作业电源箱(E3)将高压箱(E1)输出的直流电转换成交流电为所述作业系统供电。

3.根据权利要求2所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：所述高速走行系统进一步包括第一高速走行电机(M11)、第二高速走行电机(M12)、第三高速走行电机(M13)及第四高速走行电机(M14)；所述整车动力电源系统还包括第一牵引逆变器(E41)和第二牵引逆变器(E42)；在高速走行工况下，所述第一牵引逆变器(E41)将高压箱(E1)输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动所述第一高速走行电机(M11)和第二高速走行电机(M12)；所述第二牵引逆变器(E42)将高压箱(E1)输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动所述第三高速走行电机(M13)和第四高速走行电机(M14)。

4.根据权利要求3所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于，所述传动系统还包括布置于所述动力车(1)上的驱动开关箱(S1)，所述驱动开关箱(S1)用于将第二牵引逆变器(E42)的输出可选择地连接至所述低速走行系统的作业走行电机，或所述第三高速走行电机(M13)和第四高速走行电机(M14)；当所述轨道工程车辆(100)需要高速走行时，所述驱动开关箱(S1)将所述第二牵引逆变器(E42)的输出与所述第三高速走行电机(M13)、第四高速走行电机(M14)连接；当所述轨道工程车辆(100)需要低速作业时，所述驱动开关箱(S1)将所述第二牵引逆变器(E42)的输出与所述作业走行电机连接；在低速走行工况下，仅有与所述驱动开关箱(S1)相连的第二牵引逆变器(E42)工作，且所述第二牵引逆变器(E42)将高压箱(E1)输出的直流电转换成变频变压电源，并驱动所述作业走行电机。

5.根据权利要求4所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于，所述整车动力电源系统还包括：与所述第一牵引逆变器(E41)相连的第一制动电阻(E51)，以及与所述第二牵引逆变器(E42)相连的第二制动电阻(E52)；

所述第一制动电阻(E51)用于消耗所述第一高速走行电机(M11)和第二高速走行电机(M12)电制动时产生，所述作业系统及车载用电设备(E8)未使用完，且无法转移至接触网(5)的电能；

所述第二制动电阻(E52)用于消耗所述第三高速走行电机(M13)和第四高速走行电机(M14)电制动时产生，所述作业系统及车载用电设备(E8)未使用完，且无法转移至接触网(5)的电能。

6.根据权利要求5所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于，所述作业走行电机连接至所述驱动开关箱(S1)的输出端，所述低速走行系统进一步包括：行星减速器，及用于将所述作业走行电机与车轮可选择地连接或脱开的车轴减速器；所述车轴减速器与车轴连接，所述车轴与车轮连接；所述行星减速器的一侧与车轴减速器串联，组成设定减速比的减速机构，另一侧与所述作业走行电机连接。

7.根据权利要求6所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：在高速走行工况下，通过所述驱动开关箱(S1)内置的第二切换开关(K2)，将第二牵引逆变器(E42)的输出连接至第三高速走行电机(M13)和第四高速走行电机(M14)；同时，所述车轴减速器的档位切换至0，所述车轮与作业走行电机脱开。

8.根据权利要求7所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：在高速走行工况下，当轨道工程车辆(100)制动时，第三高速走行电机(M13)和第四高速走行电机(M14)被反拖发电，发出的交流电经过所述第二切换开关(K2)输出至第二牵引逆变器(E42)，由第二牵引逆变器(E42)将该交流电转化为直流电；所述第一高速走行电机(M11)和第二高速走行电机(M12)被反拖发电，发出的交流电输出至第一牵引逆变器(E41)，由第一牵引逆变器(E41)将该交流电转化为直流电；由所述第一牵引逆变器(E41)和第二牵引逆变器(E42)输出的直流电优先供给车载用电设备(E8)使用，当所述车载用电设备(E8)无法吸收时，电能反馈至接触网(5)以供与接触网(5)连接的其他设备使用；当与接触网(5)相连的其他设备无法吸收时，电能通过所述第一制动电阻(E51)和第二制动电阻(E52)进行能量消耗。

9.根据权利要求7所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：在低速走行工况下，通过所述驱动开关箱(S1)内置的第二切换开关(K2)将第二牵引逆变器(E42)的输出连接至所述作业走行电机；同时，所述车轴减速器的档位切换至1，所述车轮与作业走行电机连接在一起并可双向驱动，以驱动轨道工程车辆(100)低速走行；由车轴减速器和行星减速器组成设定减速比的减速机构，使所述作业走行电机工作在牵引、制动性能稳定易控的转速区。

10.根据权利要求9所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：在低速走行工况下，所述作业走行电机被轨道工程车辆(100)反拖发出的交流电经所述第二切换开关(K2)输出至第二牵引逆变器(E42)，由所述第二牵引逆变器(E42)将交流电转化为直流电，该直流电优先供给作业电源箱(E3)及车载用电设备(E8)；当所述作业电源箱(E3)及车载用电设备(E8)无法吸收时，电能反馈至接触网(5)，供与接触网(5)连接的其他设备使用；当与接触网(5)相连的其他设备无法吸收时，电能通过第一制动电阻(E51)和第二制动电阻(E52)进行能量消耗。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：所述作业系统进一步包括布置于所述动力车(1)上的铁屑回收装置(G3)，以及布置于所述作业车(2)上的铣作业装置(G1)、磨作业装置(G2)及磨粉回收装置(G4)；所述作业电源箱(E3)将高压箱(E1)输出的直流电转换成交流电，并为所述铣作业装置(G1)、磨作业装置(G2)、铁屑回收装置(G3)及磨粉回收装置(G4)供电。

12.根据权利要求11所述的轨道工程车辆传动系统，其特征在于：所述高压箱(E1)内置有用于保护车辆内部供电安全的高速断路器(K0)，及与所述高速断路器(K0)相连的第一切换开关(K1)；所述高速断路器(K0)连接至受电弓(4)，所述第一切换开关(K1)可择一地切换至接触网(5)或牵引蓄电池(E7)供电，或接地。

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