城市轻轨公路铁路两用巡道车开发与设计

为提升巡道车现有水平，中车四方车辆有限公司开发设计了新型巡道车，具有小型化、轻量化、机动灵活、行动迅速、一机多用的特点，尤其公铁两用的性能更为国内首创。

一、总体方案说明
该铁路公路两用巡道车由公路SUV车辆改装而成，在保留公路行驶性能的同时，还可进行铁路行驶。该巡道车由车体、导向装置、升降旋转机构、锁向装置、液压泵组及控制部分5大部分组成，见图1。




车体选用长城赛弗SUV，前后加装导向装置，铁路行驶时仍由胶轮驱动，前后车桥不抬离轨面。导向装置为独立悬挂、手动连杆、扭杆弹簧加压结构。该装置结构简单、轻便、易操作，在铁路行驶时具有很强的平顺性和舒适性。升降旋转机构采用的是液压缸一连杆、剪刀式升降机结构。该结构上部与车体大梁相连接，下部为回转支撑结构，可保证车体在安全抬起的同时作90。或180。旋转，完成上道或掉头动作。为保证车体在铁轨上沿正确方向行驶，防止转向胶轮左右摆动，还设计了一套锁向装置，当前轮摆正(与车体平行)后，该装置将方向盘锁死，这就避免了铁路行驶时由于方向盘的转动，而偏离了前进方向，造成掉道事故。液压泵组和控制部分是升降旋转机构的控制部分，通过该部分给升降旋转机构中的液压缸供油，完成车体的升降动作。

经改装后，该车的公路行驶性能基本保持不变。欲进行铁道行驶时，可先将车开到平交道口处，使车体与铁轨平行并且两者的中心线基本一致，拔出导向装置中的安全销，将手柄插人前(后)导向装置中，放下导向轮，当导向轮与铁轨接触后，继续向下用力，直至手柄到达极限位置，再插入安全销，完成上道动作。后(前)导向装置的操作相同。上道完成后，转动方向盘将前轮摆正，利用锁向装置锁住方向盘，确认无误后便可进行铁路行驶。

该车的上道还可以通过升降旋转机构来完成：当车开到平交道口后，将车体与铁轨垂直，通过前后移动位置使升降旋转机构下部的2个定位块与两条铁轨的内侧对齐，给升降液压缸无杆腔供油，活塞杆伸出，通过剪刀式升降机构带动其下部的回转支撑向轨面移动，直至升降液压缸到达极限位置，升降旋转机构下部的回转支撑与轨面接触并将车抬起。推动车体转动90。后给升降液压缸有杆腔供油，活塞杆缩回，通过剪刀式升降机带动其下部的回转支撑离开轨面，向上移动，直至极限位置，放下导向轮完成上道。

在铁路上进行返回作业时，待车停稳后可利用升降旋转机构将车抬起，推动车体转动180。即可完成调头动作。

铁路巡检完成欲进行公路行驶时，可将车开到平交道口处，拔出导向装置中的安全销，利用手柄收回导向装置，再重新插入安全销，最后拔出锁向装置中的插销，解除锁向后即可进行正常公路行驶。该车的导向装置和升降旋转机构与车体的连接均为可拆卸结构，当长时间进行公路行驶时，可将导向装置和升降旋转机构拆除单独保管，这样该车即可100％恢复公路行驶性能。

二、导向装置结构设计及工作原理
该导向装置与其他公铁两用车的导向装置有很大不同，一般公铁两用车的导向装置多采用液压油缸控制，体积大、质量大，显然不适合在这种轻型车辆上安装，为此专门设计了一套新型导向装置，采用独立悬挂、手柄连杆、扭杆弹簧加压结构，由4个相同导向装置构成一个整体，体积小、质量小，操纵方便，下面以1个导向装置为例进行说明，其结构如图2所示。




横梁与车体大梁固连。扭杆套筒安装在横梁上，其一端为三角形内花键结构。扭杆弹簧两端均为三角形外花键，安装于扭杆套筒内部，一端与扭杆套筒的花键配合，另一端与转臂内花键配合。导轮通过法兰轴、轴承与转臂相连，这样扭杆套筒可通过内部的扭杆弹簧将旋转运动传递到转臂及导轮上。调整螺杆的两端分别与横梁及扇形盘铰接，改变调整螺杆长短的同时，扇形盘的安装角度发生变化，导向力的大小也相应发生变化。加压杆2的一端与扭杆套筒上的扇形盘铰接，另一端与加压杆1铰接，通过加压杆2和扭杆套筒上的扇形盘可将施加在加压杆1上的力传递到扭杆套筒上。

在公路行驶时，加压杆1、2、扭杆套筒及转臂、导轮处于虚线位置。当进行铁路行驶时，先将手柄插入加压杆1，拔除安全销，向上推动限位勾柄，使其绕0，点顺时针转过一个角度，其端点与扭杆套筒上的扇形盘B点分离，同时用力向下压手柄，使加压杆1绕0，点逆时针转动，通过加压杆2和扭杆套筒上的扇形盘带动扭杆套筒顺时针绕0：点转动，扭杆套筒通过内部的扭杆弹簧带动转臂及导轮旋转，直至加压杆1到达极限位置，导轮与铁轨接触，施加导向力，这时加压杆1、2成180。角，而限位勾柄在勾柄弹簧的作用下，其端部与扭杆套筒上扇形盘A点相接触，插人安全销，限位勾柄被固定，以防止扭杆套筒的转动，最后抽出手柄放回工具箱，即可进行铁路行驶。

进行公路行驶时，拔出安全销，向上推动限位勾柄，使其端部与扭杆套筒的扇形盘A点分离，同时利用手柄向上转动加压杆1，通过加压杆2带动扭杆套筒逆时针转动，收回导轮，直至到达极限位置。这时限位勾柄在勾柄弹簧的作用下，与扭杆套筒扇形盘的B点相接触，插入安全销，防止公路行驶时扭杆套筒转动，造成导轮接触地面，最后抽出手柄即可进行公路行驶。

三、升降旋转机构设计及工作原理
该机构位于车体中部大梁下面，为尽可能地减小体积，避免将车体的离地间隙降得过低，基本保证车体公路的越野性能，采用了剪刀式的升降机构，见图3。



剪刀式升降机构在升降油缸作用下可将车体抬高，回转支撑机构的作用是在车体抬起的情况下转动车体，完成调头或上道动作。

该系统工作时先通过手动液压泵向升降油缸无杆腔供油，有杆腔排油，活塞杆伸出，使剪刀式升降机构打开，回转支撑机构向轨面移动，直至与轨面接触，升降油缸继续伸出直至极限位置，车体也随之抬起，用手推动车体，即可进行调头或上道。

调头或上道结束后，转动换向阀手柄，通过手动液压泵向升降油缸有杆腔供油，无杆腔排油，活塞杆回缩，剪刀式升降机构合拢，车体下降。升降油缸到达极限位置后，停止向升降油缸供油，同时插入安全销，锁住剪刀式升降机构，防止行驶时下落。

四、锁向装置设计及工作原理
方向盘上的机械锁向装置由定位孔半套、定位销、锁向销、锁向手柄、导套、弹簧、定位套、安装板组成，见图4。定位套与导套通过螺钉安装在安装板上，定位销穿过弹簧安装在导套内部，定位销与锁向手柄通过圆柱销联结，定位孑L半套与方向盘转轴焊接，安装板用螺钉联结在方向盘外壳上。

五、液压泵组及控制部分简介
该车的升降旋转机构采用液压、手动操纵，由手动液压泵、手动换向阀、溢流阀、液压缸等组成，结构简单，性能可靠。

六、结束语
该车自投入使用以来，运行平稳安全，操纵方便灵活，达到了设计和使用的要求，受到了用户的好评，极大地提高了轨道巡视效率，改善了巡道人员的作业条件，同时也为公铁两用车，尤其是轻型公铁两用车的设计提供了新的思路。

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