地鐵車輛段數控不落輪鏇床設計接口分析

姚應峰

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

1 概述

數控不落輪鏇床在地鐵車輛段中主要承擔地鐵車輛輪對的測量及鏇修工作，是地鐵車輛段關鍵設備之一。數控不落輪鏇床在土建及各系統設計過程中，主要涉及車輛、站場、軌道、建筑、結構、通風空調、給排水、低壓配電與照明、通信、信號、接觸網等專業。數控不落輪鏇床與各專業及各專業之間的協調和匹配，稱為技術接口。各專業只有加強協調，密切配合，方能使數控不落輪鏇床設備安裝順利，運行安全、可靠，達到設備功能的最大化。

文獻[1]分析了地鐵車輛段三大檢修工藝設備的技術接口，從運營的角度簡要介紹了數控不落輪鏇床與相關專業的接口。從車輛段設計的角度，不僅分析了數控不落輪鏇床與相關專業的接口，還分析了專業內部的接口及主要接口專業的界面劃分，并給出了在數控不落輪鏇床設備招標時，用戶或業主對招標范圍的正確劃定的建議。

2 數控不落輪鏇床介紹

數控不落輪鏇床主要由軌道系統、輪對驅動系統、輪對卡緊裝置、刀架、刀具、測量和定位裝置、電器柜、液壓單元、鐵屑處理系統等組成，數控不落輪鏇床的結構如圖1所示。下面就主要系統進行說明。

圖1 數控不落輪鏇床布置

(1)軌道系統

軌道系統是一種位于機床中央上方橋型區域的焊接鋼結構，帶有由點擊驅動的滑動導軌。一旦車輛移動到位，滑動導軌會從機床的中心區域后撤，以空出操作空間，滑動導軌的位置被監控。為了使輪對能夠與機床的中心線對齊，輪對被側向移動到滑動軌前方的區域。

(2)輪對驅動系統

輪對的抬升和驅動是由一種垂向浮動摩擦滾輪驅動系統實現的。

4個用于能量傳輸的摩擦驅動滾輪安裝在機床兩側成對布置的滾輪支撐架上。每個驅動滾輪由異步電機和安裝在滾輪支撐架上的法蘭齒輪來驅動。4個滾輪支撐架通過扭力軸獨立安裝并能夠旋轉。為此，張緊軸一端通過花鍵傳動，連接至翻轉單元上，另外一端可以自由旋轉。

(3)測量和定位裝置

測量系統包括內側距和磨耗測量裝置、直徑測量裝置。測量車輪下列幾何參數：車輪直徑、輪緣高度、輪緣厚度、輪對內側距、徑向跳動、端面跳動。

3 數控不落輪鏇床的技術接口

(1)與車輛專業接口

數控不落輪鏇床主要為地鐵車輛輪對的測量和檢修服務，因此，與地鐵車輛密不可分。

數控不落輪鏇床的測量和鏇修對象是輪對，因此，車輛需提供輪對的踏面輪廓及鏇修的標準，即鏇修后單輪對2個車輪之間的直徑差值、同一轉向架4個車輪中最大直徑和最小直徑的差值、輪廓幾何偏差、旋轉偏差(徑向跳動)、端面跳動、輪緣高度差(踏面至輪緣頂)、輪緣寬度允差、表面光潔度等。

隨著地鐵車輛制動形式的多樣化，目前地鐵車輛的制動形式主要有電制動和機械制動，機械制動又分為踏面制動和盤形制動。對于采用踏面制動的車輛，踏面的磨耗可以通過鏇修解決；對于采用盤形制動的車輛，制動盤的磨耗的維修是一個值得考慮的問題。目前制動盤的維修也一般通過數控不落輪鏇床鏇修解決，因此，車輛需提供機械制動的形式，如果采用盤形制動，還需提供軸盤制動還是輪盤制動，以便數控不落輪鏇床實現制動盤鏇修的功能。

隨著數控不落輪鏇床在地鐵車輛段的廣泛應用，其功能也在不斷拓展[2]，服務的范圍從地鐵車輛向工程車拓展，因此，車輛專業在提供地鐵車輛的鏇修要求時，同時需提供車輛段內工程車的輪對維修標準及要求。

另外，從鏇修作業的要求來看，由于地鐵車輛的軸重較輕，為了提高切削力，需要采用軸箱下壓裝置。下壓裝置與車輛軸箱的型式密切相關，而地鐵車輛的輪對軸箱有外軸箱與內軸箱2種型式。因此，車輛供貨商需提供軸箱的型式及詳細尺寸。

最后，車輛供貨商需提供地鐵車輛及工程車的轉向架圖紙，如果車輛采用接觸軌供電，還需提供受電靴的詳細尺寸，以便數控不落輪鏇床供貨商核實鏇修過程中設備是否與轉向架上的零部件發生干擾。

(2)與站場專業的接口

數控不落輪鏇床設置在地鐵車輛段的不落輪鏇庫內。根據數控不落輪鏇床的加工能力，1個輪對從地面推送至不落輪鏇床到鏇修完離開不落輪鏇床的時間約36 min。鏇修1個轉向架2個輪對的時間約為72 min。為避免鏇輪作業對車輛段其他線路運營的影響，不落輪鏇庫兩端各應具備1列車長的線路有效長度要求，并具備庫兩端至少有1輛車長的直線線路，以便站場專業合理布置不落輪鏇庫的型式。不落輪鏇庫的布置型式主要有盡端式和“八字線”2種。

(3)與軌道專業接口

數控不落輪鏇床安裝位置處，為保證不落輪鏇床的準確定位，不落輪鏇庫內應設置整體道床。道床及鋼軌應在不落輪鏇床工作基坑處斷開。

(4)與建筑專業接口

目前，地鐵車輛段對不落輪鏇庫的尺寸要求一般為36 m×12 m(長×寬)。不落輪鏇床與建筑專業的接口為：數控不落輪鏇床的基坑，基坑周邊的防護欄桿、從地面至基坑底的踏步，基坑底排屑器槽、集水井及蓋板、基坑內主電源點至機床電源埋管、基坑內遠程網絡接出點至機床的埋管、軌道中心校準塊等。

因為數控不落輪鏇床地基與普通土建項目不同，其地基的精確度，尤其是數控不落輪鏇床地腳螺栓、軌道墊鐵和軌道支撐柱地腳孔的施工精度將嚴重影響機床的加工精度，所以必須嚴格保證施工精度。

(5)與結構專業接口

由于不落輪鏇庫內鋪設整體道床，整體道床的地基處理可按整體動載荷(軸重≤14 t，速度5 km/h)條件下不開裂、不下沉。

數控不落輪鏇床的基坑除考慮車輛的軸重外，還需考慮數控不落輪鏇床的自重。

為便于數控不落輪鏇床的安裝及今后的維護和檢修，在不落輪鏇庫主庫內需設置1臺2t的電動單梁橋式起重機或懸掛起重機。

(6)與通風空調專業接口

數控不落輪鏇庫作業區需考慮通風或采暖設施。通風設施一般采用搖頭風扇，當需設置空調時，基坑上方及四周需設置封閉頂棚。

(7)與給排水專業接口

數控不落輪鏇床與給排水專業的接口為：數控不落輪鏇床基坑集水井內的排水設施，由于集水井的高程較低，依靠重力排水較為困難，考慮到基坑內污水較少，因此采取機械排水設施，需配置1臺小型的污水泵。

(8)與低壓配電與照明專業接口

數控不落輪鏇床控制室內需提供三相五線制電壓380V，總功率80～130kVA的電源；數控不落輪鏇床作業區基坑內需考慮照明設施，一般在基坑壁上配置照明燈具；設置空調時，需設置空調插座。

(9)與通信專業接口

為實現數控不落輪鏇床與車輛段網絡的連接，便于數控不落輪鏇床操作數據的遠程監控及下載，在不落輪鏇庫內需設置網絡接口。

(10)與信號專業接口

在數控不落輪鏇床基坑兩端及距兩端一列車長+公鐵兩用牽引車長的位置處需設置絕緣接頭各一處，以避免電流通過鋼軌導入數控不落輪鏇床，損壞控制系統。

(11)與接觸網或接觸軌專業接口

在數控不落輪鏇床基坑兩端各一列車長+公鐵兩用牽引車長的范圍不需設置接觸網或接觸軌。

(12)與公鐵兩用車的接口

經過調查，鏇輪工在使用不落輪鏇車床進行輪對鏇修完畢后，可能會發生由于數控不落輪鏇床的下壓裝置未經確認復位就直接通知公鐵兩用車司機動車，而導致發生車輛及設備損

壞的安全隱患[3]。為了從技術層面盡量控制安全隱患的發生，數控不落輪鏇床與公鐵兩用車需考慮設置安全連鎖裝置。

4 界面劃分

界面劃分主要分析專業之間技術接口設計界面劃分、數控不落輪鏇床設備招標范圍的建議，供設計及設備招標時參考。專業之間技術接口如圖2所示。

圖2 數控不落輪鏇床專業間技術接口

數控不落輪鏇床設備招標時用戶或業主對招標范圍的正確劃定建議如下：數控不落輪鏇床設備一套，活動導軌、液壓單元、電器柜、打印機柜、固定裝置(包括地腳螺栓)、碎屑器、排屑器、鐵屑收集箱、鐵屑搬運小車、操作者步梯、除煙排塵裝置、變壓器等。

5 結論

數控不落輪鏇床是車輛段的一個重要設備，其在車輛段土建、系統的設計過程中，涉及專業眾多，接口較復雜，本文分析該設備與車輛段各設計專業的接口，提出了設計時主要專業間的設計界面劃分和設備招標時用戶或業主對招標范圍的正確劃定的建議，以供設計或設備招標時參考。

[1] 賴于堅.地鐵車輛段三大檢修工藝設備的技術接口[J].都市快軌交通，2007(5):92-95．

[2] 李琳.U2000型不落輪鏇床功能的拓展[J].城市軌道交通研究，2008(1):35-37．

[3] 黃旭勇.動車組運用所不落輪鏇車床對講機安全連鎖裝置的設計[J].中國科技博覽， 2012(13):73-73．

[4] GB50157—2003地鐵設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003．

[5] 董向陽.地鐵建設中的技術接口管理[J].城市軌道交通研究，2003(3):16-19．

[6] 仇湘.秦沈客運專線皇姑屯動車整備基地總體設計[J].鐵道標準設計，2005(6):87-89.