城市轨道内燃工程车

技术领域

本发明涉及一种内燃工程车，尤其涉及一种城市轨道内燃工程车。

背景技术

城市轨道交通近年来迅猛发展，截至2018年12月31日，全国有46座城市获批建设地铁，分布在华北、华东、华南、华中、西南和东北七大地区，共开通运营155条城市轨道交通线路，总里程达5139.69公里，车站3245座。在建线路202条，总里程达5520.90公里。

为保证城市轨道交通线路正常运营，每条线均设有车辆段、工务段、电务段等部门，进行不同的作业，也就需要不同用途的工程车辆。而内燃机车作为正线救援、车辆基地及停车场内的调车作业、设备物资的运输及其它车辆的牵引推进等小运转作业、压道作业的重要设备，也是城市轨道交通工程车辆的主要设备。

目前其他厂家亦有类似技术，但主要用于干线机车、内燃动车组，而且是在主传动为电传动的机车上实施，向列车进行供电，列车负载为客运车辆负载；用来取代作为机车对外供电的小型发电机组或者主辅发电机使用，主要是考虑对外供电时，解决起动发电机组或提高主柴油机转速问题；而本文描述的技术用于主传动为液力传动的城市轨道交通工程车，用来取代原来的机械传动和直流电传动方式，同时为工务用电、车务用电、电务用电等负载提供电源，有明显的的差别。

如图1-3所示，目前正在服役的工程车主要技术状态如下：

1、主传动采用液力或液力机械传动；

2、辅助传动采用机械式或液压式传动方式。

现有机车结构原理为：

1.1、机车总体布置

机车为双司机室内走廊、车架承载结构。机车分上、下两部分，上部为车体及安装在其上的设备，下部两端为转向架，中部两侧为燃油箱、蓄电池箱及总风缸。

车体从前到后分为I端司机室（又称长司机室）、发电机室、动力室和II端司机室（又称短司机室）。车体内部地面均铺有地板，侧壁进行了必要的内装。

两端司机室的功能基本相同，只是长度和部分设备不同。每个司机室内均有驾驶机车所需的操纵台、司机座椅和灭火器等设备，侧壁均有侧窗、蹬车门、以及通往相邻室的内门。此外，I端司机室后部布置有座椅式工具箱和高压柜，而II端司机室后部则布置有低压柜。操纵台上设有司机控制器、制动阀、各种控制按钮、各种开关、仪表显示屏等各种驾驶所需的设备。司机室前窗采用电热玻璃，内部设有窗帘，外部设有刮雨器。司机室顶部有照明灯、风喇叭、空调和风扇。

辅助室室内主要安装有发电机组，通过机车车架I、II端端板上安装的连接器为车辆上的设备提供AC380V/AC220V电源。

动力室安装有柴油机、传动箱、空压机、风扇齿轮箱、冷却风扇、膨胀水箱、辅助发电机、空气滤清器、消声器等设备，为机车长期工作提供了可持续的动力。

1.2机车主要工作原理

1、主传动系统

按下设置在机车操纵台上的按钮，由蓄电池向柴油机自带的起动马达供电，从而起动柴油机，柴油机起动后，通过输出端与传动箱连接的传动轴驱动传动箱，传动箱经过液力变扭器将扭矩传递至行星齿轮箱，齿轮箱在车架下部有两个输出，分别通过传动轴驱动转向架上的双级车轴齿轮箱，该齿轮箱有两个输出一个驱动机车的中间轮对，另一个通过传动轴驱动位于两端的单级车轴齿轮箱，单级车轴齿轮箱齿轮箱驱动转向架上两端的轮对，从而实现机车走行。

机车的档位、运行速度通过设置在操纵台上的司机控制器来实现。

2、辅助传动系统

辅助传动系统为机械传动加电传动组成，柴油机起动后，柴油机自由端通过弹性联轴节，连接一根传动轴，传动轴连接至风扇齿轮箱，风扇齿轮箱有两个输出，一个通过液力耦合器驱动冷却风扇，该传动为机械传动；另一个通过弹性联轴节驱动一台直流发电机，直流发电机发出的DC110V直流电为空压机电机、空调提供电源，该传动为电传动。

3、车外供电系统

机车通过设置在辅助室内的柴油交流发电机组，发出AC380V交流电源，在通过设置在机车两端的配电插座向车外进行供电。

1.3存在不足：

1、机车需设置单独的柴油发电机组，发电机组由于空间限制，维护检修不便；

2、冷却室由于冷却装置布置限制，两侧过道狭窄，人员通过性差；详见下图对比情况：

3、由于过道不能完全联通，对于维护保养、维修工作造成不便；

4、冷却室下部布置的风扇齿轮箱维护维修不易接近；

5、传动方式多样，机械故障相对较多，尤其是风扇齿轮箱的维护工作量较大，需进行定期加油，且存在泄漏的可能；

6、组装难度大，风扇齿轮箱涉及铸造、加工、热处理、压装等工序，质量控制难度大；

7、风扇齿轮箱噪声较大，采用该传动方式的内燃机车，司机室噪声达到80-82dBA。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种城市轨道内燃工程车。

为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种城市轨道内燃工程车包括车架，车架上部的车体，车架下部两端的转向架，车架下部中间的燃油箱、分离器及总风缸，其特征在于：所述车体包括I端的长机室、II端的短机室和位于长机室、短机室之间的动力室，所述长机室内设有操纵台一、司机座椅一、座椅式工具柜和顶部设有的空调一、吸顶式风扇一，所述短机室包括操纵台二、司机座椅二、低压柜和顶部设有的空调二，所述动力室内包括制动阀架、冷却装置、动力单元、膨胀水箱、永磁交流发电机、辅助变频柜和空压机组，动力单元连接永磁交流发电机，永磁交流发电机通过连接辅助变频柜后连接空压机组、冷却装置以及长机室内的空调一，以及短机室内的空调二。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述冷却装置包括安装于车体顶部的冷却风扇和冷却风扇连接的冷却风扇电机。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述动力单元为柴油机，柴油机的上连接柴油机排气装置和柴油机进气装置。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述总风缸连接总风管和列车管。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述车架的两侧下端设有排障器，排障器连接扫障板。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述转向架包括位于I端的转向架和位于II端的转向架，I端的转向架上连接双级车轴齿轮箱，II端的转向架上连接单级的车轴齿轮箱。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述操纵台一、动力单元、双级车轴齿轮箱连接单级车轴齿轮箱或者操纵台二、动力单元、双级车轴齿轮箱连接单级车轴齿轮箱形成液力传动的主传动系统。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述动力单元连接永磁交流发电机后连接辅助变频柜输出三相交流电形成辅助传动系统，并包含永磁交流发电机对外供电系统。

本发明的有益效果是：

1、用永磁交流发电机替代柴油发电机组对外供电，使得机车布置更加宽敞，走道完全畅通，各设备易于接近，具有良好的可维护性、可检修性；

2、可有效降低风扇齿轮箱工作时带来的噪音，司机室噪音可低至75dBA，远低于标准要求的78dBA，较原有技术状态的机车可降低5～7dBA；极大的改善司乘人员工作环境；

3、可利用冷却风扇工作时带走动力室的热量，降低动力室温度，提高动力室零部件的使用寿命；

4、采用辅助交流传动系统，由于发电机、驱动电机均为交流电机，维护工作量非常少，极大的降低机车全寿命周期维护成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是原有技术整车布置的结构示意图；

图2是图1俯视图的结构示意图；

图3是图1过道的结构示意图；

图4是本发明的结构示意图；

图5是图4俯视图的结构示意图；

图6是图4过道的结构示意图；

图7是本发明供电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

这种城市轨道内燃工程车的结构如图4、5、6所示，图中包括车架，车架上部的车体，车架下部两端的转向架，车架下部中间的燃油箱、分离器及总风缸，车体包括I端的长机室、II端的短机室和位于长机室、短机室之间的动力室，所述长机室内设有操纵台一、司机座椅一、座椅式工具柜和顶部设有的空调一、吸顶式风扇一，所述短机室包括操纵台二、司机座椅二、低压柜和顶部设有的空调二，所述动力室内包括制动阀架、冷却装置、动力单元、膨胀水箱、永磁交流发电机、辅助变频柜和空压机组，动力单元连接永磁交流发电机，永磁交流发电机通过连接辅助变频柜后连接空压机组、冷却装置以及长机室内的空调一，以及短机室内的空调二。

其中，冷却装置包括安装于车体顶部的冷却风扇和冷却风扇连接的冷却风扇电机。

其中，动力单元为柴油机，柴油机的上连接柴油机排气装置和柴油机进气装置。

其中，总风缸连接总风管和列车管。

其中，车架的两侧下端设有排障器，排障器连接扫障板。

其中，转向架包括位于I端的转向架和位于II端的转向架，I端的转向架上连接双级车轴齿轮箱，II端的转向架上连接单级车轴齿轮箱。

实施例

机车主要工作原理包括主传动系统和辅助传动系统。

主传动系统：按下设置在机车操纵台一或机车操纵台二上的按钮，由蓄电池向柴油机自带的起动马达供电，从而起动柴油机，柴油机起动后，通过输出端与传动箱连接的传动轴驱动传动箱，传动箱经过液力变扭器将扭矩传递至I端的转向架上连接的双级车轴齿轮箱和II端的转向架上连接的单级车轴齿轮箱，分别通过传动轴驱动转向架上的双级车轴齿轮箱，该齿轮箱有两个输出一个驱动机车的中间轮对，另一个通过传动轴驱动位于两端的单级车轴齿轮箱，单级车轴齿轮箱齿轮箱驱动转向架上两端的轮对，从而实现机车走行。

机车的档位、运行速度通过设置在操纵台上的司机控制器来实现。

辅助传动系统：如图7所示，机车辅助传动采用交流传动，柴油发动机驱动永磁交流发电机发出三相交流电，进入辅助变频柜后，通过电力电子变换，转换成高品质的恒定直流电，经DC/DC隔离后，分别通过各逆变功能单元转换成三路电压和频率可调的三相交流电，对冷却风扇电机和空压机组进行运行控制。另外一路经DC/AC逆变器进行电源转换后变换成恒定的三相AC380V给提供生活用电。对外输出40kW的AC380V单独作为一个功率模块。

采用永磁交流发电机对外供电，柴油发动机驱动永磁同步发电机发出三相交流电，进入本辅助变流柜后，通过电力电子变换，转换成高品质的恒定直流电，经DC/DC隔离后，通过对外输出40kW的AC380V功率模块向车外提供电源。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。