公铁两用高空作业车稳定性计算

1、引言
公铁两用高空作业车是既能够在公路上运行使用，又能够在轨道上使用的跨界产品，主要用于铁路电气化线路接触网检修、维护、信号安装等高空作业场合。导致高空作业车倾覆的原因是倾覆力矩大于稳定力矩。因此，稳定性计算应按照各种位置、载荷及力的组合作用而产生的最不利于稳定性的工况来计算。本文根据BS EN 280-2013+A1-2015，使用图解法，对公铁两用高空作业车进行稳定性计算。

2、车辆运用环境及主要参数　　
环境温度 -25℃～ 45℃　　
海拔高度 ≤ 2500m　　
允许最大风速 12.5m/s　　
轨距 1435mm　　
铁路最大坡 35‰　　
铁路最小曲线半径 250m　　
高空作业平台限制　　
旋转角度 ±35°　　
工作斗旋转角度 ±30°

3、最大横坡作业抗倾覆稳定性　　
最大横坡取轨道最大外轨超高160mm，再加EN280 规定的底盘水平精确性误差0.5°，即最大倾斜角为：　　


最大横坡作业的抗倾覆稳定性，取其中不利的工况计算，即外侧道轨较内侧轨道高160mm，车辆最大倾斜角6.86°；作业装置全伸展至最大幅度，满载，臂回转至最大角度35°，工作斗朝轨道中心线外方向转动30°。



最大横坡作业的抗倾覆稳定性计算图见图1。　　

由图1 可见，横坡作业工况的倾覆线为2-2。　　
按EN280：2001+A2，2009，5.2.3.4，5.2.4.1，5.2.4.2，5.2.4.3， 除结构质量重力和额定载荷外，计入：风力、手动操作力。风力和手动操作力应乘以系数1.1。　　

按图1，稳定力矩为：

倾覆力矩为：


式中：
　　i S —作业车各结构/ 部件质量重力，N
　　i L —作业车各结构/ 部件重心至倾覆线水平距离，m
　　i W —作用在作业车各结构/ 部件及人员上的风力，N
　　i H —风力作用高度（至轨面），m
　　p m —一人质量重力，按EN280，取800N
　　—人员重心至倾覆线水平距离，m
　　e m —工具设备质量重力，N
　　—工具设备重心至倾覆线水平距离，m
　　M —手动操作力，按EN280，取400N
　　m L —手动操作力作用点至倾覆边支承点的距离，m

对于伸展的结构，作用力矩应乘以1.1 的系数，来考虑动态冲击。风力乘以系数1.1，且视为作用在水平方向上。工作平台上人员工作产生的手操作力应乘以系数1.1，并视为作用于产生最大倾翻力矩的方向。　　

横坡作业工况的全部数据见表1。


最大横坡作业工况抗倾覆稳定性足够。

4、斜坡上工作臂带载下降至最大幅度时的抗倾覆稳定性


即上节所述最大横坡工况载荷，再加上作业车下降时的运动结构件/ 部件和载重因加速度和减速度引起的惯性力，这是同时考虑最大斜坡、静态载荷、动态载荷、风载荷的作业车最不利载荷组合工况。　　

按EN280 规定，结构质量和载重产生的力因加速度和减速度引起的动态作用，可将这些力乘以系数0.1，并作用于产生最大倾覆力矩的方向。　
　
据此，斜坡上带载下降至最大幅度时的抗倾覆稳定性计算图见图2。　　

由图2 可见，斜坡上带载下降至最大幅度工况的倾覆线为2-2。稳定力矩和倾覆力矩均为第3 节最大横坡工况静态力矩与下降运动动态力矩之和。

即：　　稳定力矩：


倾覆力矩：

将表1 数值和第2 节计算结果代入式（3）、式（4），得:


斜坡上工作臂带载下降至最大幅度时的抗倾覆稳定性校核计算通过。


5、结论　　
根据EN280 标准规定的方法和取值，按照考查不利载荷组合、计算取最不利倾覆线的原则，使用此公铁两用高空作业车设计图纸数据，对作业车铁路使用环境2 种工况进行了抗倾覆稳定性计算。所有计算结果如表2。


计算结果表明，此公铁两用高空作业车在可能的不利载荷组合情况下，计算的稳定力矩均大于倾覆力矩。由表2 数值可以看出，铁路作业状态的最不利载荷组合工况为“最大横坡、下降至最大幅度停止”，此时稳定力矩仍大幅高于倾覆力矩。　　

根据计算结果可得如下结论：　　
1）该车辆在最不利载荷组合工况下，抗倾覆稳定性足够。　　
2）此计算方式适用于公铁两用移动式升降工作平台高空作业车的稳定性计算。

参考文献：
[1]BS EN 280-2013+A1-2015 移动式升降工作平台. 设计计算. 稳定性标准. 建造. 安全性. 检验和试验[S].
[2]GB/T 9465-2008 高空作业车[S].

【本文标题和网址】公铁两用高空作业车稳定性计算 https://www.kbguidao.com/jszl/451.html