CRH2型動(dòng)車組動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)的探討

顧 強(qiáng) 張小強(qiáng) 王懷遠(yuǎn) 上海鐵路局上海動(dòng)車客車段

從2007年4月18日零時(shí)起，動(dòng)車組開始運(yùn)行在各鐵路干線。幾年來，時(shí)速達(dá)250~350 km的客運(yùn)專線陸續(xù)建成投產(chǎn)，以“四縱四橫”為骨架的快速客運(yùn)網(wǎng)基本形成，標(biāo)志著我國鐵路全面進(jìn)入高速鐵路時(shí)代。隨著動(dòng)車組廣泛使用，動(dòng)車組的維修需求也在增加，為此鐵道部建設(shè)了北京、上海、武漢、廣州四個(gè)動(dòng)車檢修基地，進(jìn)行動(dòng)車組的三級(jí)檢修工作。

稱重試驗(yàn)主要檢測CRH2型動(dòng)車組車輛的自重及輪重的均衡性，是整車落成后一個(gè)必不可少的工序。青島四方采用的是靜態(tài)稱重，也就是單車稱重。由于四大檢修基地三級(jí)修中都不對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行解編作業(yè)，無法對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行靜態(tài)稱重，所以采用的是動(dòng)態(tài)稱重。由于之前沒有動(dòng)態(tài)稱重的經(jīng)驗(yàn)，所以動(dòng)車組的動(dòng)態(tài)稱重研究顯得尤為重要，動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)的研究勢在必行。

1 靜態(tài)稱重試驗(yàn)

在青島四方采用靜態(tài)稱重，將單節(jié)動(dòng)車放在城軌車稱重均衡臺(tái)上，由作業(yè)人員操作試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足：軸重小于14 t，輪重差小于4%，如果測量數(shù)據(jù)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，可通過調(diào)整軸箱彈簧墊或調(diào)整空氣彈簧高度，直到測量結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)

上海動(dòng)車檢修基地采用了北京經(jīng)緯公司生產(chǎn)的JWLZ動(dòng)車組輪重檢測裝置，分為檢測平臺(tái)和操作平臺(tái)，由機(jī)械承載部分、高精度傳感器總成、高速數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理判別軟件、標(biāo)定設(shè)備等五大模塊及附屬結(jié)構(gòu)組成。其中，接線盒以下部分除標(biāo)定設(shè)備屬于檢測平臺(tái)，以上部分屬于操作平臺(tái)。輪重儀的基礎(chǔ)稱重平臺(tái)，采用鐵路軌道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的短軌結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)。檢測時(shí)計(jì)算機(jī)采集所測轉(zhuǎn)向架四個(gè)車輪施加到兩側(cè)短軌式傳感器的壓力，分別測出每個(gè)車輪載荷、再根據(jù)采集到的波形和軌跡，利用相應(yīng)計(jì)算方法，計(jì)算出輪重、軸重、轉(zhuǎn)向架重、整車重、以及輪重差等數(shù)據(jù)。并將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到終端數(shù)據(jù)庫。輪重控制系統(tǒng)可對(duì)終端數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行處理，完成階段統(tǒng)計(jì)、制表、打印、超限報(bào)警等功能，并可通過動(dòng)車基地信息化管理系統(tǒng)接口上傳數(shù)據(jù)。車間維修人員可根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，對(duì)車輛的偏載情況直接進(jìn)行糾偏調(diào)整。總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 動(dòng)態(tài)輪重檢測儀總體框架圖

3 動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)靜態(tài)稱重相比，動(dòng)態(tài)稱重有以下優(yōu)勢：

（1）效率高。動(dòng)態(tài)稱重對(duì)整列動(dòng)車組進(jìn)行一次性輪重完全檢測，完整的數(shù)據(jù)使工作人員一次作業(yè)便能完成所有輪載平衡調(diào)整，極大降低反復(fù)牽引或推進(jìn)車輛次數(shù)，并不受停靠位置牽制，列車通過稱重檢測平臺(tái)即可，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。

（2）車體運(yùn)行狀況更加貼近實(shí)際。靜態(tài)稱重，雖也可完成輪載平衡調(diào)整作業(yè)，但因車體狀況與實(shí)際運(yùn)行時(shí)相差甚遠(yuǎn)，并不能很好地模擬現(xiàn)場情況。相比之下，動(dòng)態(tài)稱重檢測數(shù)據(jù)更能反映實(shí)際運(yùn)行車輛的輪載狀態(tài)。

（3）智能化。動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備可通過傳感器感知認(rèn)知機(jī)理，構(gòu)建智能檢測系統(tǒng)，通過壓力差自動(dòng)檢測出通過傳感器的動(dòng)車組輪重，而無需人工操作。

（4）安裝位置不受限制。動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備的檢測平臺(tái)是稱重平臺(tái)，而非檢修平臺(tái)，檢修人員無需在設(shè)備處進(jìn)行作業(yè)，故可安裝在滿足其技術(shù)條件的任意位置，包括庫外、平交道口等靜態(tài)設(shè)備不適合安裝的位置。操作平臺(tái)可以簡化成一個(gè)顯示裝置，根據(jù)需要安裝在相應(yīng)位置。

（5）調(diào)整周期短。四方廠采用靜態(tài)稱重，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查、工時(shí)測算發(fā)現(xiàn)，單車稱重需花費(fèi)0.5個(gè)工作日，8個(gè)車總共大概需花費(fèi)4個(gè)工作日；而上海基地動(dòng)態(tài)稱重，加軸簧墊片、調(diào)節(jié)高度閥桿到完全稱重合格，稱重周期一般為1～2個(gè)工作日，大大提高了工作效率，縮短了動(dòng)車組三級(jí)修檢修周期。

（6）結(jié)構(gòu)簡單。動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備傳感器結(jié)構(gòu)簡單，易于拆裝，便于維護(hù)。

4 動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)及輪重差調(diào)整方法

CRH2型動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架沒有心盤，左右兩側(cè)沒有獨(dú)立彈性彈簧系統(tǒng)，輪對(duì)不能自動(dòng)調(diào)整載重。車體重量主要靠空氣彈簧來承載，空氣彈簧將所受的力傳遞給構(gòu)架，構(gòu)架又將力傳遞給軸箱彈簧，從而保持車體的平衡。為了使車輛達(dá)到左右平衡，對(duì)受力承載方式而言，哪個(gè)空氣彈簧處承載的重量輕，應(yīng)該調(diào)節(jié)此處空氣彈簧的高度，讓空氣彈簧進(jìn)氣，這是因?yàn)楫?dāng)升高空氣彈簧高度時(shí)，空氣彈簧給車體向上的作用力增加，根據(jù)牛頓第三定律，作用力與反作用力原理，車體給空氣彈簧的力增加，此處空氣彈簧被壓縮，車體分配到該空氣彈簧處的重量增加。根據(jù)空氣彈簧平衡原理，輕的一側(cè)空氣彈簧上升，承載的重量則隨之增加；重的一側(cè)空氣彈簧下降，承載的重量則隨之減小，這樣就保證了左右輪對(duì)的載重平衡。

檢測時(shí)，用公鐵兩用車牽引動(dòng)車組以5 km/h以下的速度（一般為2～3 km/h）緩緩?fù)ㄟ^檢測區(qū)。傳感器總成感應(yīng)出壓力，將信號(hào)傳輸?shù)酵ǖ览铮?shù)據(jù)采集模塊采集及后續(xù)處理。根據(jù)規(guī)程要求，動(dòng)車檢修基地實(shí)施動(dòng)車組三級(jí)及以上修程時(shí)，整列車動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行連續(xù)三次稱重檢測，輪重差以三次檢測的平均值應(yīng)為最終值≤8%。對(duì)于任意輪對(duì)，假定左側(cè)輪重為WL、右側(cè)輪重為WR，輪重差=。

輪重差超過±8%，且在±10%范圍時(shí)，可通過調(diào)整軸箱彈簧墊或通過高度調(diào)整閥調(diào)整空氣彈簧工作高度直到測量結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

調(diào)整空簧高度時(shí)，調(diào)整高度調(diào)整閥的調(diào)節(jié)桿長度，確保空氣彈簧上支撐面與構(gòu)架橫梁堵板上的基準(zhǔn)位置的高度滿足（330+t）（t為空氣彈簧調(diào)整墊厚度，使用500 mm鋼板尺測量)，并且同一轉(zhuǎn)向架空氣彈簧高度差不得超過3 mm。

以CRH2C2093三級(jí)修動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)為例。第一次稱重后得到數(shù)據(jù)如圖2所示。

對(duì)圖2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，01車4軸輪重差8.50%超過標(biāo)準(zhǔn)值8%，內(nèi)輪重6 706 kg，外輪重5 655 kg，依據(jù)之前所述調(diào)整方法，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)升起3位空簧。

圖3為調(diào)整后稱重?cái)?shù)據(jù)，可見01車4軸輪重差盡在4.22%在要求范圍8%之內(nèi)。

圖2 第一次重后數(shù)據(jù)

圖3 調(diào)整后稱重?cái)?shù)據(jù)

5 結(jié)束語

上海動(dòng)車檢修基地完成了 CRH2025A、CRH2056A、CRH2090C等動(dòng)車組的稱重作業(yè)，稱重完畢后，對(duì)每次稱重結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，并結(jié)合自身的實(shí)際情況，摸索出了一套可行的關(guān)于動(dòng)態(tài)稱重的生產(chǎn)流程，基本滿足了正常需要。但是動(dòng)態(tài)稱重相比靜態(tài)稱重，容易受到外界因素的諸多影響，稱重時(shí)，車輛的狀態(tài)不穩(wěn)定，這就給作業(yè)人員帶來更大的困難，使之動(dòng)態(tài)稱重的周期延長，影響生產(chǎn)效率。對(duì)動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)的研究是一個(gè)長期的過程，只有通過無數(shù)次的稱重，大量的數(shù)據(jù)分析，并且加以總結(jié)，不停地探索，才能得出一套合理的動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)方法。