薛如慈 陳輝 張弛 王昊

摘要：液壓起復(fù)機(jī)具是鐵路機(jī)車車輛脫軌救援的重要設(shè)備，具有承載力高、操作方便、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，本論述介紹了液壓起復(fù)機(jī)具的組成和工作原理，提出了液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方案，進(jìn)行了詳細(xì)分析，給出了液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)使用建議，為鐵路機(jī)車車輛快速、安全、有效的實施救援提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)車車輛;液壓起復(fù)機(jī)具;液壓系統(tǒng);優(yōu)化

中圖分類號：U294.27文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

鐵路運輸中，安全是重中之重。因此對于鐵路運輸中因超速、碰撞、線路質(zhì)量等原因引發(fā)的脫軌問題必須進(jìn)行及時的有效處理，以盡快恢復(fù)正常運輸生產(chǎn)秩序。目前常用的復(fù)軌方法有頂復(fù)法、吊復(fù)法和拉復(fù)法。頂復(fù)法采用液壓起復(fù)機(jī)具通過頂升、橫移、落位的動作完成復(fù)軌作業(yè)，因具有復(fù)軌距離大、操作簡便、設(shè)備易運輸?shù)忍攸c而應(yīng)用廣泛。吊復(fù)法采用起重機(jī)、吊具和索具等將事故車吊起實現(xiàn)復(fù)軌，需要使用專門的大型起重設(shè)備，不適合用于隧道、橋梁等不易實施作業(yè)的環(huán)境。拉復(fù)法采用復(fù)軌器、逼軌器或借助線路設(shè)備的自然條件，沿線路方向牽引實現(xiàn)復(fù)軌，也是原線開通法的一種，拉復(fù)法救援設(shè)備簡單，但不適用于線路損壞嚴(yán)重或脫軌列車傾斜嚴(yán)重的場合。近年來，在常見的脫軌事故進(jìn)行救援工作中，起重機(jī)幾乎己經(jīng)完全被起復(fù)機(jī)具取代;在大事故、特別重大事故中，起重機(jī)與起復(fù)機(jī)具共同使用，發(fā)揮各自優(yōu)勢。

1液壓起復(fù)機(jī)具的組成及工作原理

液壓起復(fù)機(jī)具主要由支承部分、液壓泵站、頂升和橫移系統(tǒng)組成，具體如圖1所示。

其中，支承部分主要由橫移梁和墊梁組成，橫移梁用于放置橫移小車和頂升油缸，也是橫移小車移動的主要工作面，橫移梁有長橫移梁和短橫移梁，事故車脫軌后頂復(fù)點距軌面大于540 mm時選用長橫移梁，反之則選用短橫移梁;液壓泵站由電動機(jī)、液壓泵、控制閥組件組成，是整個液壓系統(tǒng)的動力源和控制操作部分，為液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)提供液壓油，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的動作控制;頂升和橫移系統(tǒng)由頂升油缸、橫移油缸、橫移小車、旋柄式卡座組成，可實現(xiàn)脫軌機(jī)車車輛的頂升和橫移，完成機(jī)車車輛的復(fù)軌作業(yè)。

機(jī)車車輛脫軌后，首先需要完成液壓起復(fù)機(jī)具的現(xiàn)場組裝：軌道中間放置墊梁，將橫移梁放置在軌道和墊梁上方，橫移小車（含橫移油缸）放置在橫移梁上面，并將橫移小車上的防溜車裝置對準(zhǔn)防溜孔，防止橫移小車移動，使用銷軸將橫移油缸較鏈與旋柄式卡座相連，將頂升油缸放置在橫移小車上，頂升油缸上放置油缸鎬帽。完成組裝后，操作控制閥組件進(jìn)行起復(fù)作業(yè)：操作控制頂升油缸的換向閥，使頂升油缸伸出，頂起脫軌車體，當(dāng)脫軌機(jī)車車輛輪緣高于軌面20 mm以上時，停止頂升作業(yè);操作控制橫移油缸的換向閥，使橫移油缸活塞桿伸出，推動旋柄式卡座向前移動，當(dāng)旋柄式卡座落入橫移梁上的方孔后，操作換向閥，使橫移油缸反向進(jìn)油，拉動橫移油缸範(fàn)體及橫移小車向前移動，重復(fù)作業(yè)，直至脫軌車輪對正基本軌，完成橫移作業(yè);操作頂升油缸換向閥，使頂升油缸在車體自重作用下緩慢下降，完成落位作業(yè)。

2液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及分析

液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)是液壓起復(fù)機(jī)具實施“頂升—橫移—落位”作業(yè)的動作執(zhí)行系統(tǒng)，如何使液壓系統(tǒng)的設(shè)計更合理、更安全，是保障鐵路救援的關(guān)鍵。結(jié)合液壓起復(fù)機(jī)具實現(xiàn)的功能及使用要求，進(jìn)行了液壓起復(fù)機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，具體如圖2所示。

液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)工作過程：（1）頂升作業(yè)：啟動電動機(jī)，液壓泵站13為液壓系統(tǒng)供油，調(diào)壓閥11調(diào)整系統(tǒng)油液壓力，操作換向閥5手柄，使油液經(jīng)換向閥5左位進(jìn)入雙向液壓鎖6，然后進(jìn)入三級頂升油缸8下腔，三級頂升油缸8進(jìn)油后逐級伸出，當(dāng)升至合適位置后，操作換向閥5手柄，保持車體頂升;⑵橫移作業(yè)：操作換向閥10手柄，使油液經(jīng)換向閥10左位進(jìn)入橫移油缸9無桿腔，橫移油缸9活塞桿向外伸出，推動旋柄式卡座向前移動設(shè)定距離，隨后，操作換向閥10，使油液經(jīng)換向閥10右位進(jìn)入橫移油缸9有桿腔，橫移油缸9缸體向前移動，帶動與之相連的橫移小車向前移動，反復(fù)操作帶動車體移動至合適位置后，操作換向閥10手柄，保持橫移油缸不再移動;（3）落位：操作換向閥5手柄，使油液經(jīng)換向閥5右位進(jìn)入雙向液壓鎖6，然后進(jìn)入三級頂升油缸8上腔，三級頂升油缸8逐級下降，直至車輪接觸軌面，完成礎(chǔ)作業(yè)。

在液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)中，主要從提高救援效率和使用安全性方面考慮，進(jìn)行了以下優(yōu)化設(shè)計：

（1）液壓泵出油口增加單向閥。在液壓泵站的液壓泵出油口增加一個單向閥，可有效防止因系統(tǒng)異常而引發(fā)的油液逆向回流問題，同時防止拆卸油管時，發(fā)生油液泄漏和系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)入空氣的問題。單向閥因進(jìn)出油口壓力差而發(fā)生反向關(guān)閉的特性，還可以使液壓系統(tǒng)實現(xiàn)短時間保壓，避免因液壓泵站故障或系統(tǒng)壓力異常發(fā)生油缸運動進(jìn)而導(dǎo)致事故發(fā)生。

（2）采用先導(dǎo)式溢流閥卸荷回路。在液壓系統(tǒng)中，采用先導(dǎo)式溢流閥和二位二通手動換向閥組成卸荷回路，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的安全保護(hù)和液壓泵的卸荷功能。通過二位二通手動換向閥不同工作位置的選擇，可以使先導(dǎo)式溢流閥在液壓系統(tǒng)正常工作時實現(xiàn)安全保護(hù)的作用，在系統(tǒng)暫不供油時實現(xiàn)液壓泵的卸荷。先導(dǎo)式溢流閥的恒定壓力性能優(yōu)于直動式溢流閥，這種卸荷回路卸荷壓力小，切換時較平穩(wěn)。

（3）選用無彈簧定位型手動換向閥。換向閥是液壓起復(fù)機(jī)具的主要操作閥件，其性能好壞直接影響液壓系統(tǒng)的控制性和安全性?？紤]到液壓起復(fù)機(jī)具操作中，需同步進(jìn)行觀察、操作，因而選用手動換向閥。換向閥還應(yīng)具有操作順暢、工作位準(zhǔn)確、工作位鎖定等性能，因此選用無彈簧定位型手動換向閥，確保換向閥換位順暢，且換位后能保持在當(dāng)前工作位，直至下_次的操作，保證液壓系統(tǒng)安全運行。

（4）頂升系統(tǒng)增加雙向液壓鎖。雙向液壓鎖是由兩個液控單向閥組合而成，具有可靠的保壓性能。頂升系統(tǒng)主要是進(jìn)行車體頂升作業(yè)，頂升后需保持頂升狀態(tài)進(jìn)行橫移作業(yè)，要求頂升油缸具有較高的承載力且能保持一段時間，因此在頂升系統(tǒng)中增加雙向液壓鎖，可以為頂升油缸的保壓過程提供安全保障。同時，在液壓系統(tǒng)發(fā)生油液泄漏、爆管等異常情況時，由于系統(tǒng)壓力急劇下降，雙向液壓鎖出口壓力大于進(jìn)口壓力，產(chǎn)生閉鎖，可以保障頂升油缸和橫移油缸短時間內(nèi)不會發(fā)生突然回縮問題，避免發(fā)生車體傾覆事故。

（5）頂升油缸增加安全閥。在頂升油缸上連接一個溢流閥作為安全閥，對頂升油缸起到限壓保護(hù)作用，當(dāng)系統(tǒng)壓力過大時，該溢流閥會因壓力超限自動打開泄壓，保護(hù)液壓系統(tǒng)中的各元件，避免引發(fā)意外事故。

3液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)使用建議

液壓起復(fù)機(jī)具主要用于脫軌機(jī)車車輛的救援作業(yè)，由于列車脫軌現(xiàn)場情況復(fù)雜，使用環(huán)境各有不同，液壓系統(tǒng)有其自身使用特點，因此在液壓起復(fù)機(jī)具使用中應(yīng)注意按照相關(guān)要求使用，以免引起液壓系統(tǒng)故障，無法順利完成救援作業(yè)。

在液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)使用中，應(yīng)做好使用維護(hù)和定期維護(hù)。使用維護(hù)是指在液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)使用中，需觀察液位計指示情況檢查液壓泵站儲油量，操作控制閥組件手柄檢查控制閥是否能順暢操作，觀察壓力表示數(shù)檢查液壓泵站工作情況及閥件、系統(tǒng)是否存在漏油情況，及時扣合油管防塵帽防止污染油管及液壓油。定期維護(hù)是指依據(jù)液壓系統(tǒng)各部件特點進(jìn)行定期檢查維護(hù)：定期緊固液壓缸、閥件、油管中的連接件，至少每月緊固一次;定期觀察液壓油油量、顏色、氣味，檢查液壓油是否變質(zhì)或混入空氣，及時進(jìn)行油箱清洗和液壓油更換;觀察是否存在泄漏，定期更換密封件，密封件的使用壽命一般為一年半左右;定期清潔液壓泵、油缸、閥件、油箱、油管接頭的灰塵污物，液壓閥應(yīng)每隔一年清洗一次，液壓缸每隔五年清洗一次，油箱每隔12-18個月清洗一次，液壓管道每隔一年清洗一次，清洗時應(yīng)同時更換密封件;定期清洗或更換過濾器濾芯，需根據(jù)過濾器具體使用條件制訂清洗或更換周期。

液壓起復(fù)機(jī)具是鐵路救援中的重要設(shè)備，其性能的優(yōu)劣直接影響救援效率與安全性。本論述在現(xiàn)有液壓起復(fù)機(jī)具液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從提高液壓起復(fù)機(jī)具的救援效率和使用安全性角度，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，通過在液壓泵站中增加單向閥、采用先導(dǎo)式溢流閥卸荷回路的方式提高液壓泵站的安全性和使用效率，采用無彈簧定位型手動換向閥使液壓系統(tǒng)換向工作更加可靠，頂升系統(tǒng)增加雙向液壓鎖和安全閥保障頂升作業(yè)安全可靠，提高了液壓起復(fù)機(jī)具的適用性、安全性和可操作性，對于提升我國鐵路救援裝備有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹顯利，韓慧仙.某型機(jī)車液壓起復(fù)救援設(shè)備故障分析與解決措施[J ].液壓與氣動，2012（1）： 115.

[2]馬林，王啟銘.鐵路行車事故應(yīng)急救援方法及裝備[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[3]黃勇.鐵路車輛頂復(fù)救援效率與安全性研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2015.

[4]周慧娟.鐵路應(yīng)急管理中的預(yù)案管理與資源配置優(yōu)化[D].北京：北京交通大學(xué)，2011.

[5]井國慶，杜文博，蔡向輝，等.齒軌鐵路齒軌系統(tǒng)及軌下基礎(chǔ)研究[J].中國鐵路，2010（3）：94-100.

[6]湛從昌，傅連東，陳新元.液壓可靠性與故障診斷[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[7]長沙鐵路總公司長鐵安全設(shè)備工程技術(shù)部.TGYQ高強度鋁合金鐵道機(jī)車車輛液壓起復(fù)設(shè)備[J].中國鐵路，2004（6）：63-64.