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摘 要：对电动车车辆进行了分析，指出减速器存在较大问题。本文对减速器存在的实际问题及新型减速器设计进行了阐述，对其中具体的传动机构设置进行了探讨，并针对技术优势做出了总结，为新型减速器研发提供了有效的理论支持。
关键词：电机;新型驼峰;车辆减速器;设计
1电动车辆减速器存在的问题
1.1在相关连接部位由于采用的直接连接，并没任何吸收能量的装置。这种
情况就会导致电机承受负荷进一步增大，再加上受到冲击的次数往往比较多，就很容易收到扭转冲击的影响，从而使电机轴变形或者是扭断的可能性进一步增大。
1.2在车辆减速器进行工作的时候，电机主轴始终和悬臂梁的位置相吻合。在这种情况下，刚连接的方式就会造成电机主轴始终要承受车辆制动时对电机主轴径向的巨大冲击。
1.3车辆在进行紧急制动时，在巨大推力的实际影响之下，就会造成电机主轴出现变形的是实际情况。进而使定子、转子产生一定的摩擦现象，输出动力出现了严重的下降，减速器功能发挥受到了明显的限制。
1.4系统里的单连杆机构，在经受住长时间磨损后，往往会出现电机锁发生不规则形变的情况，对于日常使用造成了较大制约。
2新型电动车辆减速器的设计
2.1设计目标
2.1.1传动机构应该将相关作用力避免导向电机，以防止电机的实际损伤;
2.1.2电机自身应避免系统反向冲击力对自身的实际作用，使其只接受动力来源;
2.1.3对相关动能进行吸收，从而在根源上避免对系统的电机主轴造成巨大的冲击，从而避免形变的情况发生;
2.1.4在进行缓冲机构进行设计的时候应该充分解决同轴问题;
2.1.5确保电机在没有任何负载的时候就可以迅速启动;
2.1.6使电机在缓解时，利用电机转子的动能锤击系统，使自锁机构瞬间解锁。
2.2传动机构设计
2.2.1异心五连杆机构
异心五连杆机构实现了三级力放大，提高了电动车辆减速器的制动缓解能力，还使异心五连杆机构的自锁角度可以成倍增加。异心五连杆机构包括前连杆、后连杆、起始连杆、曲柄，前连杆与后连杆铰接在c点，前连杆的另一个铰点与大曲拐铰接，铰接点为A点，后连杆通过铰座铰接在大底板上，铰接点为B点，大底板固定在轨枕上，当车辆减速器处于制动位时A、B、c三点成一条直线或基本成一条直线，曲柄与起始连杆铰接，起始连杆的另一端与后连杆铰接，铰接点为w点，BW比BC长，当曲柄在锁死位置前后摆动lO°时（假设），w点移动量很小，C点移动量更小，这时A、B、C三点仍基本成一条直线，所以即使异心五连杆机构的过锁死角磨损为lO°，曲柄仍不必用很大的力就可将c点拉起使系统解锁。在同样锁闭角度下，异心五连杆机构的解锁能力比单连杆机构大几十倍。五连杆机构能将圆周运动转变成直线运动且能承受很大的冲击力，在电动车辆减速器缓解时，五连杆机构有三级放大作用，缓解能力极强，所以也允许五连杆机构可以有很大的过锁死角。五连杆机构的初始过锁死角β可以设计为2±0.2°，既是当五连杆机构工作数年后过锁死角β磨损为1O°，仍不影响异心五连杆机构的正常解锁，便于现场维修保养，当五连杆机构工作数年后过锁死角β磨损超过l0°时，只需更换新的五连杆机构中的起始连杆即可。
2.2.2反作用力转移隔断
制动所产生的反作用力作用在电机主轴上是现有的电动车在进行制动时存在的巨大问题，为了避免的反作用力带来的巨大伤害，可以在曲柄支撑结构上做出一定的改变。通过该机构的全面前移和曲柄支撑点改为支撑立板的方式来有效避免反作用对电机主轴的伤害。这种设计最大的特点就是可以在减速器进行作用时，将反作用力传至轨枕处，就可以有效传统设计下所带来的种种问题。
2.2.3可调心拔杆联轴器
虽然将电机曲柄全面前移能够有效避免反作用带来的直接影响，但是仍然存在很多的问题。其中一点就是在于曲柄的心轴和电机轴中心无法在同一个点上，虽然经过多次调整但是这一个问题始终存在。后来通过加装可调心拔杆联轴器的方式使得这一个问题得到了很好的解决。为电机曲柄全面前移的实际应用打下了一定的技术基础，能够有效改变传统制动方式带来的作用力伤害。
由于该专利技术设计的可调心拔杆联轴器是差动式可调心拔杆联轴器，其最大特点是其主动端与被动端之间理论上有0到360度的间隙，即可调心拔杆联轴器的被动端可落后于主动端0到360度，利用这个传动特性，电机在起动时可以在一定的角度内无负荷起动，转动一定的角度后才会带动系统转动，在电动车辆减速器缓解时，这种锤击作用正好有利于电动车辆减速器的缓解，且作用明显，因为五连杆机构过锁死角一般在2°到3。之间，只要可调心拔杆联轴器的被动端旋转超过3°，即是电机断电，电动车辆减速器也会自动缓解。也就说明了电动车辆减速器缓解耗能极低。
2.2.4缓冲设计
经过计算，我们发现在单连杆机构中，电机轴所受的冲击扭矩随电机轴的直径增大而增大，当电机轴直径达60毫米时，电机轴所受的冲击扭矩超過13000NM（牛米），是电机正常传递扭矩180NM的6O多倍，冲击扭矩越大除对电机轴的破坏能力越强外，对系统其它零部件的破坏能力也越强。我们最后决定用弹性联轴器或摩擦联轴器进行缓冲的办法将电机与制动系统分开，用弹性联轴器或摩擦联轴器将电机与制动系统分开的最终原理是用弹性联轴器或摩擦联轴器将电机转子动能吸收，解决了刚性系统无法吸收系统多余能量的问题。
2.3电机选型
采用启动电流、堵转电流与工作电流相差不大，充许堵转时间长且加入了摩擦联轴器的缓冲型低速电机。该种电机转速250转/分，工作转矩170NM，工作电压380V±10%绝缘等级E，旋转角度290±5°，启动电流工作电流一堵转电流=18A。采用18A电流电机是为了保证制动力，在试用过程中发现采用13A电流的电机即可。
2.4应对断电缓解问题
2.4.1UPS方案
UPS方案比较直观，要想解决断电问题，就要确保电流的持续输出，而电动减速器本身就是一个瞬时消耗较大的一种电力设备。但是如果完全使用UPS方案，则会产生新的问题。往往需要配套应用功率比较大的辅助设备。这些辅助设备不仅仅造价高昂，而且在维修的时候也会出现工作量不断增大的实际情况。为了证实UPS方案的可行性，在试验中电动减速器采用了折中的方案，即用小功率的逆变器和小型电池箱，当动力电源断电后，利用专用的控制电路，使已经制动的减速器7台电机逐个缓解，以达到整台减速器缓解的目的。
2.4.2机械式断电缓解方案
该种技术方案的原理就是利用原本积累的一些动能和反向旋转力使得机械装置可以顺利解锁。因此，往往需要较少的电能就可以实现，在具体的电机选择上可以采用较小的蓄电池。将减速直流电机作为重要的独立输出装置来完成解锁工作。但是该种方案往往需要对原有的机械结构做出大量的实际调整。因此，并不在现有技术选择方案中。
3总结
新型（TJD3）电动车辆减速器在保留了传统电动车减速器所具备的一系列优势的同时，也针对存在着的很多问题进行了有效调整，实现了减速效果和使用寿命双提升的实际结果。产品符合TB/T2845—2007车辆减速器技术条件，与主流的风动减速器除了动力源不同外，其它机械及安装标准均保持一致，有利于推广使用。接下来我们将在进一步降低电机功率、使用大功率电容供电的可行性及运行自动监测等方面做更深入的研究，努力在电动车减速器方面形成更多的技术突破，从有效提高减速效果。
参考文献：
[1]付学伟，牛好振.新型驼峰自动化调速设备一电动车辆减速器[J].铁路运营技术，1998（4）.
[2]高立中.电动驼峰车辆减速器传动选型的研究[A].中国铁道学会——2Oo4年度学术活动优秀论文评奖论文集[C].2005.
（招远旭日矿山机械有限公司，山东 烟台 265400）
关键词：电机;新型驼峰;车辆减速器;设计
1电动车辆减速器存在的问题
1.1在相关连接部位由于采用的直接连接，并没任何吸收能量的装置。这种
情况就会导致电机承受负荷进一步增大，再加上受到冲击的次数往往比较多，就很容易收到扭转冲击的影响，从而使电机轴变形或者是扭断的可能性进一步增大。
1.2在车辆减速器进行工作的时候，电机主轴始终和悬臂梁的位置相吻合。在这种情况下，刚连接的方式就会造成电机主轴始终要承受车辆制动时对电机主轴径向的巨大冲击。
1.3车辆在进行紧急制动时，在巨大推力的实际影响之下，就会造成电机主轴出现变形的是实际情况。进而使定子、转子产生一定的摩擦现象，输出动力出现了严重的下降，减速器功能发挥受到了明显的限制。
1.4系统里的单连杆机构，在经受住长时间磨损后，往往会出现电机锁发生不规则形变的情况，对于日常使用造成了较大制约。
2新型电动车辆减速器的设计
2.1设计目标
2.1.1传动机构应该将相关作用力避免导向电机，以防止电机的实际损伤;
2.1.2电机自身应避免系统反向冲击力对自身的实际作用，使其只接受动力来源;
2.1.3对相关动能进行吸收，从而在根源上避免对系统的电机主轴造成巨大的冲击，从而避免形变的情况发生;
2.1.4在进行缓冲机构进行设计的时候应该充分解决同轴问题;
2.1.5确保电机在没有任何负载的时候就可以迅速启动;
2.1.6使电机在缓解时，利用电机转子的动能锤击系统，使自锁机构瞬间解锁。
2.2传动机构设计
2.2.1异心五连杆机构
异心五连杆机构实现了三级力放大，提高了电动车辆减速器的制动缓解能力，还使异心五连杆机构的自锁角度可以成倍增加。异心五连杆机构包括前连杆、后连杆、起始连杆、曲柄，前连杆与后连杆铰接在c点，前连杆的另一个铰点与大曲拐铰接，铰接点为A点，后连杆通过铰座铰接在大底板上，铰接点为B点，大底板固定在轨枕上，当车辆减速器处于制动位时A、B、c三点成一条直线或基本成一条直线，曲柄与起始连杆铰接，起始连杆的另一端与后连杆铰接，铰接点为w点，BW比BC长，当曲柄在锁死位置前后摆动lO°时（假设），w点移动量很小，C点移动量更小，这时A、B、C三点仍基本成一条直线，所以即使异心五连杆机构的过锁死角磨损为lO°，曲柄仍不必用很大的力就可将c点拉起使系统解锁。在同样锁闭角度下，异心五连杆机构的解锁能力比单连杆机构大几十倍。五连杆机构能将圆周运动转变成直线运动且能承受很大的冲击力，在电动车辆减速器缓解时，五连杆机构有三级放大作用，缓解能力极强，所以也允许五连杆机构可以有很大的过锁死角。五连杆机构的初始过锁死角β可以设计为2±0.2°，既是当五连杆机构工作数年后过锁死角β磨损为1O°，仍不影响异心五连杆机构的正常解锁，便于现场维修保养，当五连杆机构工作数年后过锁死角β磨损超过l0°时，只需更换新的五连杆机构中的起始连杆即可。
2.2.2反作用力转移隔断
制动所产生的反作用力作用在电机主轴上是现有的电动车在进行制动时存在的巨大问题，为了避免的反作用力带来的巨大伤害，可以在曲柄支撑结构上做出一定的改变。通过该机构的全面前移和曲柄支撑点改为支撑立板的方式来有效避免反作用对电机主轴的伤害。这种设计最大的特点就是可以在减速器进行作用时，将反作用力传至轨枕处，就可以有效传统设计下所带来的种种问题。
2.2.3可调心拔杆联轴器
虽然将电机曲柄全面前移能够有效避免反作用带来的直接影响，但是仍然存在很多的问题。其中一点就是在于曲柄的心轴和电机轴中心无法在同一个点上，虽然经过多次调整但是这一个问题始终存在。后来通过加装可调心拔杆联轴器的方式使得这一个问题得到了很好的解决。为电机曲柄全面前移的实际应用打下了一定的技术基础，能够有效改变传统制动方式带来的作用力伤害。
由于该专利技术设计的可调心拔杆联轴器是差动式可调心拔杆联轴器，其最大特点是其主动端与被动端之间理论上有0到360度的间隙，即可调心拔杆联轴器的被动端可落后于主动端0到360度，利用这个传动特性，电机在起动时可以在一定的角度内无负荷起动，转动一定的角度后才会带动系统转动，在电动车辆减速器缓解时，这种锤击作用正好有利于电动车辆减速器的缓解，且作用明显，因为五连杆机构过锁死角一般在2°到3。之间，只要可调心拔杆联轴器的被动端旋转超过3°，即是电机断电，电动车辆减速器也会自动缓解。也就说明了电动车辆减速器缓解耗能极低。
2.2.4缓冲设计
经过计算，我们发现在单连杆机构中，电机轴所受的冲击扭矩随电机轴的直径增大而增大，当电机轴直径达60毫米时，电机轴所受的冲击扭矩超過13000NM（牛米），是电机正常传递扭矩180NM的6O多倍，冲击扭矩越大除对电机轴的破坏能力越强外，对系统其它零部件的破坏能力也越强。我们最后决定用弹性联轴器或摩擦联轴器进行缓冲的办法将电机与制动系统分开，用弹性联轴器或摩擦联轴器将电机与制动系统分开的最终原理是用弹性联轴器或摩擦联轴器将电机转子动能吸收，解决了刚性系统无法吸收系统多余能量的问题。
2.3电机选型
采用启动电流、堵转电流与工作电流相差不大，充许堵转时间长且加入了摩擦联轴器的缓冲型低速电机。该种电机转速250转/分，工作转矩170NM，工作电压380V±10%绝缘等级E，旋转角度290±5°，启动电流工作电流一堵转电流=18A。采用18A电流电机是为了保证制动力，在试用过程中发现采用13A电流的电机即可。
2.4应对断电缓解问题
2.4.1UPS方案
UPS方案比较直观，要想解决断电问题，就要确保电流的持续输出，而电动减速器本身就是一个瞬时消耗较大的一种电力设备。但是如果完全使用UPS方案，则会产生新的问题。往往需要配套应用功率比较大的辅助设备。这些辅助设备不仅仅造价高昂，而且在维修的时候也会出现工作量不断增大的实际情况。为了证实UPS方案的可行性，在试验中电动减速器采用了折中的方案，即用小功率的逆变器和小型电池箱，当动力电源断电后，利用专用的控制电路，使已经制动的减速器7台电机逐个缓解，以达到整台减速器缓解的目的。
2.4.2机械式断电缓解方案
该种技术方案的原理就是利用原本积累的一些动能和反向旋转力使得机械装置可以顺利解锁。因此，往往需要较少的电能就可以实现，在具体的电机选择上可以采用较小的蓄电池。将减速直流电机作为重要的独立输出装置来完成解锁工作。但是该种方案往往需要对原有的机械结构做出大量的实际调整。因此，并不在现有技术选择方案中。
3总结
新型（TJD3）电动车辆减速器在保留了传统电动车减速器所具备的一系列优势的同时，也针对存在着的很多问题进行了有效调整，实现了减速效果和使用寿命双提升的实际结果。产品符合TB/T2845—2007车辆减速器技术条件，与主流的风动减速器除了动力源不同外，其它机械及安装标准均保持一致，有利于推广使用。接下来我们将在进一步降低电机功率、使用大功率电容供电的可行性及运行自动监测等方面做更深入的研究，努力在电动车减速器方面形成更多的技术突破，从有效提高减速效果。
参考文献：
[1]付学伟，牛好振.新型驼峰自动化调速设备一电动车辆减速器[J].铁路运营技术，1998（4）.
[2]高立中.电动驼峰车辆减速器传动选型的研究[A].中国铁道学会——2Oo4年度学术活动优秀论文评奖论文集[C].2005.
（招远旭日矿山机械有限公司，山东 烟台 265400）