A型地鐵車輛的四點(diǎn)找平工藝研究

薛海峰 李春廣 郭新 陳寶雄

摘 要：本文介紹了與國外合作設(shè)計(jì)的某A型地鐵車輛車體落成前的找平工藝。該工藝保證了車體重量在4個(gè)二系彈簧上的均勻分布，同時(shí)保證了車體和轉(zhuǎn)向架的互換性及車輛牽引性能的正常發(fā)揮，是該A型地鐵車輛落車前的關(guān)鍵工序。

關(guān)鍵詞：A型地鐵轉(zhuǎn)向架牽引性能找平稱重

輪（軸）重是地鐵車輛的保持平穩(wěn)運(yùn)行的重要技術(shù)參數(shù)，輪（軸）重的分配不均，會(huì)造成起動(dòng)空轉(zhuǎn)和運(yùn)行過程中的輪緣過渡磨耗，嚴(yán)重降低了牽引性能的正常發(fā)揮。

地鐵車輛設(shè)置4個(gè)兩系彈簧懸掛，以四個(gè)作用點(diǎn)通過二系彈簧將車體重量傳遞給轉(zhuǎn)向架，繼而傳遞至車輛輪（軸），而這四個(gè)作用點(diǎn)的車體重量的分配不當(dāng)必將影響到輪（軸）重的分配不均，因此，地鐵車輛在設(shè)計(jì)和制造過程中必須充分考慮其后果，并在最終的落車過程中將輪（軸）重偏差調(diào)整在相對(duì)合理的范圍內(nèi)。

1．四點(diǎn)重量分配不勻影響牽引性能的力學(xué)分析

設(shè)該A型地鐵車輛車體為P，載荷分布簡圖如右。圖中P1、P2、P3、P4是車體重量作用在4個(gè)二系承載點(diǎn)上分載荷。

設(shè)：軌距為L、一位端轉(zhuǎn)向架中心銷至車鉤固定轉(zhuǎn)軸中心距為L1、二位端轉(zhuǎn)向架中心銷至車鉤固定轉(zhuǎn)軸中心距為L2。設(shè)輪子與軌道的摩擦系數(shù)為μ1、輪緣側(cè)邊與軌道的摩擦系數(shù)為μ2。由于軌道的摩擦是滾動(dòng)摩擦，輪緣側(cè)邊與軌道的摩擦是滑動(dòng)摩擦，μ2遠(yuǎn)大于μ1。該車牽引力F。

2．A型地鐵車輛車體的四點(diǎn)找平工藝

車體四點(diǎn)找平指的是在落車前調(diào)整車體的重量分布，避免輪（軸）重分布超出標(biāo)準(zhǔn)，確保車輛在八點(diǎn)稱重的通過率。

四點(diǎn)找平的前提條件：車體必須已經(jīng)完成所有上體部件的安裝，如有部件沒有安裝，則必須配重以保證車體重心不發(fā)生偏移，配重?cái)?shù)據(jù)是根據(jù)所有所缺部件的重量和坐標(biāo)位置計(jì)算出總的重量和坐標(biāo)位置，然后用配重塊將所需的重量放在已經(jīng)計(jì)算出的總坐標(biāo)位置上。

當(dāng)車體滿足四點(diǎn)找平試驗(yàn)的前提條件后，在找平工位利用4個(gè)移動(dòng)式架車機(jī)、輔助稱重墩及稱重系統(tǒng)完成車輛原始數(shù)據(jù)及補(bǔ)償后的車體載荷的測量。需要說明的是輔助稱重墩放置在軌道兩側(cè)的水平基準(zhǔn)面上（4個(gè)輔助墩上表面的平面度為0.5mm），4個(gè)輔助墩的位置關(guān)系和車輛的定距及同一轉(zhuǎn)向架空簧中心距離相當(dāng)。

2.1四點(diǎn)找平工藝步驟

2.1.1用4個(gè)架車機(jī)把車體抬高，移走假臺(tái)車，清潔枕梁與空簧上表面接觸面的雜物；

2.1.2將四個(gè)稱重輔助墩依次擺放到軌道兩次的四個(gè)基準(zhǔn)面上，將壓力傳感器放置到四個(gè)稱重輔助墩上，并在傳感器頂端依次放置上帽形接觸過渡件；

2.1.3開動(dòng)架車機(jī)，確保四臺(tái)架車機(jī)同步將車體平穩(wěn)落到四個(gè)壓力傳感器上方，手動(dòng)調(diào)整壓力傳感器及帽形過渡件的位置，確保車體枕梁的空簧進(jìn)氣孔能夠和帽形件對(duì)中，然后在下降，通過稱重試驗(yàn)臺(tái)讀取原始載荷分布數(shù)據(jù)；

2.1.4對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過在帽形件上方加減墊片的方式，確定車體無應(yīng)力平面。

2.2軸重偏差△D的分析計(jì)算

車體在進(jìn)行大部件焊接和總成焊時(shí)，由于焊接變形造成的車體扭曲、設(shè)計(jì)上設(shè)備重量分布不均或制造上的公差等原因會(huì)對(duì)車體產(chǎn)生一定的扭曲變形，所以車體四個(gè)承載點(diǎn)的載荷一般會(huì)存在一定的差異。

M1=(P1＋P2)/2

M2=(P3＋P4)/2

載荷偏差△Dx=（Px－M1）/M1×100%(其中X=1、2)

△Dy=（Py－M2）/M2×100%（其中y=3、4）

上式中P1、P2、P3、P4是車體重量作用在4個(gè)二系承載點(diǎn)上分載荷，M1、M2分別是作用在一位端和二位端的軸重平均值。△D是軸重偏差。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC61133要求，軸重偏差△D必須在±2%以內(nèi)。

2.3軸重偏差計(jì)算示例

表1車體原始載荷數(shù)據(jù)分布

P1重量(kg) P2重量(kg) P3重量(kg) P4重量(kg)

6590 6130 5680 5730

M1=(P1＋P2)/2=(6590＋6130)/2=6360

M2=(P3＋P4)/2=(5680＋5730)/2=5705

△D1=（P1－M1）/M1×100%=(6590–6360)/6360=3.6%

△D2=（P2－M1）/M1×100%=(6130–6360)/6360=-3.6%

△D3=（P3－M2）/M2×100%=(5680–5705)/5705=-0.4%

△D4=（P4－M2）/M2×100%=(5730–5705)/5705=0.4%

通過上述對(duì)四個(gè)二系承載點(diǎn)的軸重偏差計(jì)算可知：P1、P2點(diǎn)的偏差為±3.6%,P3、P4的偏差為±0.4%,，說明車體存在不可忽視的扭曲現(xiàn)象，如果在此種情況下落車將導(dǎo)致兩個(gè)轉(zhuǎn)向架簧上重量不均勻，影響整車的輪（軸）重偏差，再加之線路不平順等客觀因素的存在，很可能在列車運(yùn)行過程中出現(xiàn)傾覆等不安全事故。為了消除車體的這種客觀存在的載荷不均衡狀態(tài)，必須對(duì)4個(gè)二系承載進(jìn)行墊片調(diào)整以補(bǔ)償車體的扭曲變形。

表2墊片補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)分布

P1重量(kg) P2重量(kg) P3重量(kg) P4重量(kg)

6470 6270 5780 5620

補(bǔ)償墊片 補(bǔ)償墊片 補(bǔ)償墊片 補(bǔ)償墊片

1mm 1.2mm 1mm 1mm

根據(jù)等效加墊法及以往的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，在P2點(diǎn)增加一1.2mm厚的調(diào)整墊片，致使P1點(diǎn)和P2點(diǎn)載荷差距由原來的460kg減少到200kg；P3點(diǎn)和P4電由原來的50kg增加到160kg，經(jīng)過計(jì)算可知：四個(gè)二系承載點(diǎn)軸重偏差一位端為±1.5%二位端為±1.4%，均小于標(biāo)準(zhǔn)要求的±2%，軸重偏差處于可以接受的范圍之內(nèi)。

因此，根據(jù)四點(diǎn)找平最終的數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)向架空氣彈簧的上表面進(jìn)行補(bǔ)償，彌補(bǔ)了車體本身存在的扭曲變形缺陷，借助補(bǔ)償墊片找到了無應(yīng)力連接面。這樣就保證了車體無論和哪個(gè)轉(zhuǎn)向架連接，只要轉(zhuǎn)向架上4個(gè)承載點(diǎn)在同一水平面上，則這4個(gè)承載點(diǎn)的載荷就會(huì)大致分布均勻，從而保證了車體和轉(zhuǎn)向架的互換性。在A型地鐵車輛的找平工序中，一般常用的調(diào)整墊片規(guī)格有1mm、1.5mm、2mm、2.5mm。但在含有司機(jī)室、ATC的車輛進(jìn)行四點(diǎn)找平時(shí)，由于一位端布置的設(shè)備增多，致使載荷的不均衡型增強(qiáng)，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，厚度為0.5mm和1.2mm的調(diào)整墊片能夠更好的使該類型車輛的扭曲制造缺陷得到更好的補(bǔ)償，使4個(gè)二系承載點(diǎn)的軸重偏差降低到最小值。

3．結(jié)論

通過四點(diǎn)找平工藝獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)而計(jì)算得到在空氣彈簧和車體枕梁的接觸面上增加補(bǔ)償墊片的規(guī)格，經(jīng)過補(bǔ)償使地鐵車輛二系支承載荷優(yōu)化分布，排除了后續(xù)8點(diǎn)稱重由于車體扭曲帶來的輪重偏差超過±4%的要求，在改善輪（軸）重分配的同時(shí)，又改善了牽引性能的發(fā)揮，增強(qiáng)了車體與轉(zhuǎn)向架的互換性，是A型地鐵車輛落車前的關(guān)鍵工序。

參考文獻(xiàn)：

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