摘要：近些年，国家大力支持环保事业的发展，在此背景下，电动汽车应运而生。电动汽车(battery electric vehicle，BEV)的动力装置为动力电池，用电机驱动车轮行驶，具有可控性强、使用成本低廉、易保养、低污染、低噪音的优点，对环境影响相对传统汽车较小。电动汽车比内燃机驱动汽车的能源利用率高，它的出现可以缓解能源危机，降低汽车的尾气排放污染，已经成为汽车尤其是城市客车发展的主要方向。汽车质量越大则能耗越大，而纯电动客车的车身骨架占整车质量的比例较大，因此，在保证纯电动客车强度和刚度的前提下，应尽可能降低客车的车身骨架质量，从而减少不必要的能源消耗，增加续驶里程。
关键词：电力机车；机械间设备安装；骨架设计
引言
众所周知，我国是世界上人口最多的国家，如果中国每家每户都可以开上汽车的话，那么石油资源一定会供不应求，也会带来严重的环境问题。所以，中国一定要发展电动汽车，这符合我国的实际情况，同时也是社会发展的必然趋势。接下来，本文主要研究了电力机车机械间设备安装骨架设计。
1电动汽车国内发展现状
虽然我国在传统汽车行业与外国的差距较大，但是我国对于电动汽车的研发与国外在技术水平与产业化方面差距较小。“十一五”期间，国家科技部将电动汽车和清洁替代燃料汽车项目合并，设立“十一五”国家“863”节能与新能源汽车重大项目，计划投入11亿元，支持电动汽车替代燃料汽车的关键技术研发和整车产品开发。2015年5月19日，经李克强总理签批，国务院印发《中国制造2025》，其中将节能与新能源汽车列为十大重点领域之一。2015年10月9日，国务院办公厅印发《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，部署加快推进电动汽车充电基础设施建设工作。该指导意见的工作目标之一是:到2020年，基本建成适度超前、车桩相随、智能高效的充电基础设施体系，满足超过500万辆电动汽车的充电需求。
2电力机车机械间设备安装骨架设计方案
2.1 A类方案
2.1.1 A类方案设计思路
对于底架无中(纵)梁的机车，在设置设备安装骨架时，可把安装设备的区域划分若干块，每一块区域(或每个设备)设置独立的安装骨架。这些独立的安装骨架一般需要较好的刚度、强度及稳定性，每个独立的安装骨架可设计为由横梁及纵梁组焊的框架结构，在这些横纵梁上直接设置固定设备的联接件。安装骨架也可以设置为上下两层，下层设置一个整体的框架结构作为刚性基体，用来支撑上层的各个独立的设备安装骨架。这样是为了减少对上层骨架的刚度、强度及稳定性的要求。
2.1.2 A类方案实例
以SS4型机车为例，设备安装骨架总体结构分为3部分，即安装骨架组1、安装骨架组2、安装骨架组3。每个安装骨架组分上下两层，下层为骨架，作为支撑上层设备安装支座的基体;上层为多个(组)设备安装支座，以安装各个的设备单元。下层的骨架是由型材及压型梁横纵交错组焊成的框架结构，上面焊接铁地板。上层的支座是由型材梁或压型梁组焊而成的框架结构。固定设备的活动螺母布置于各梁之中。再以SS7型机车为例，因为SS7型机车底架仅仅在较少的局部区域有可以支撑设备安装骨架的纵向梁，同时，该型机车为两侧走廊布置方式，所以设备安装骨架的结构形式和SS4型机车较为类似，是各区域相对独立的，刚度和强度较好的设备安装骨架。与SS4型机车不同的是SS7型机车因接口尺寸的原因，其设备安装骨架是单层框架结构。
2.1.3 A类方案特点
由于A类方案中的设备安装骨架均具有较好的刚度和强度，同时兼顾设备安装接口形式，所以结构较为复杂，骨架梁整体重量较重。在设计每个骨架梁时，要注意梁截面形状的选择对整体框架刚度的影响。因为在截面积相等的情况下，不同形状截面梁的轴惯性矩和抗弯截面模量是不一样的，因而表现出的抗弯性能也不一样。截面形状合理的选择应该是截面面积较小、抗弯截面模量较大的形状，可以用抗弯截面模量与截面面积的比值来衡量截面形状的合理性，比值越大越合理。
2.2 B类方案
2.2.1 B类方案设计思路
B类方案常见于中央走廊方式的交流传动电力机车。由于中(纵)梁一般能够支撑设备的重量并承受其运行时的垂向冲击载荷(包括焊接在梁上的铁地板均起到支撑作用)。有了这个基体，其上就可以设计结构简单且类似的安装座作为设备安装骨架，从而实现车内设备的模块化安装设计。我国的和谐系列机车普遍采用这种设计方案。在引进、消化吸收国外先进技术，特别是大功率交流传动技术后，这种有中(纵)梁式底架结构的机车(一般为中央走廊方式)占有较大权重比例。因此，这样的设备安装骨架设计方案也成为了新型机车设计的主流方向。
2.2.2 B类方案实例
图1为B类方案的实例车型1的设备安装骨架图。在图1所示机车的设备安装支座布置图中，每个设备是由布置在底架中间纵梁上的前部支座，以及布置在底架边梁上的后部支座固定连接的。这些支座结构类似，均采用了导轨式安装结构，前部支座上焊接水平安装的导轨，后部支座焊接垂直安装的导轨。这样的设备安装方式完全实现了设备在安装接口上的模块化设计理念。还有一种与上述方案类似的设计，此方案中设备安装骨架是由若干结构相似的设备安装座组成。与上述方案的主要区别是由于各设备安装接口尺寸方面的原因，有些设备的前部支座不能完全支撑在底架中间纵梁上，所以同一设备的前部支座和后部支座设计为一个整体结构，布置在底架铁地板或中间纵梁上。在图2所示的B类方案的另一实例车型2中，直接在底架中间纵梁上设置了活动螺母，作为安装设备的连接件。每个设备由布置在底架边梁的定位销定位，通过中间纵梁的活动螺母连接。设备安装骨架的方案更加简单。
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图2实例车型2设备安装骨架图
2.2.3 B类方案特点
总而言之，这几种实例车型的设备骨架设计方案是完全依托于优化后的底架结构，利用底架现有的中(纵)梁实现了设备安装的模块化和简统化，这样的方案对于车体轻量化设计有着重要的意义。当然，这需要在底架的结构设计时，就要兼顾到设备安装骨架的设计方案。
结语
对于不同的底架结构以及设备布置方式的机车，机械间的设备安装骨架设计方案有很大的不同，总的来说，A类方案较为复杂;B类方案相对简单，结构优化程度较好。但B类方案受相关因素的制约比A类方案要多，底架及车体的结构设计对B类方案能否实现具有决定性的作用。随着重载、高速成为当今铁路运输发展的主流方向后，车体结构轻量化，设备安装方式的模块化已成为当今的机车设计主流趋势。从这个意义上讲，B类方案应该是我们今后机械间设备安装骨架主要采用的设计方案。
参考文献
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