地鐵轉向架綜合測試技術

摘 要：隨著地鐵車輛發(fā)展的日趨完善，地鐵轉向架的綜合測試已經(jīng)成為擺在我們面前的一項難題，其不僅費用昂貴，且使用不便，使地鐵建設及運營成本大大增加，國家財力難以承受。因此研制地鐵車輛測控系統(tǒng)是我們當前必須關注的重要的任務，這對降低地鐵建設的投資成本，實現(xiàn)中國地鐵的國產(chǎn)化有著積極的意義。

關鍵詞：地鐵轉向架;綜合測試;地鐵建設

轉向架是車輛的走行部分，其懸掛參數(shù)的取值直接關系到車輛運行的安全性及動力學性能。目前軌道車輛多采用二級懸掛的形式，一系懸掛剛度關系到車輛的運行穩(wěn)定性，其剛度過大使車輛的曲線通過性能變差，過小會影響到車輛的直線行駛能力，并引起車輛各部件的運動干涉，降低車輛的使用壽命;二系懸掛剛度主要影響車輛運行平穩(wěn)性及乘坐舒適性，其剛度過大或過小都將影響到車輛行駛舒適性及平穩(wěn)性。本文首先闡述了轉向架參數(shù)測試臺的基本結構，并對試驗中的轉向架進行了受力分析，為懸掛參數(shù)的精確測定奠定力學基礎;以某型車獨立轉向架為例，在半車質量模擬狀態(tài)下完成轉向架軸箱垂向定位剛度的測試，繪制懸掛垂向剛度的特性曲線，同時得到各軸箱懸掛的垂向剛度值。

1.測試內容的設計

正常運行4動2拖編組;測試車輛：選取地鐵車輛50車和60車;線路條件：沈陽地鐵1號線單邊45 km，共30個站;正常載客運行載荷工況并且所有空氣彈簧處于充氣狀態(tài)，試驗過程涵蓋至少一個早或晚高峰。本次測試是在列車正常運行狀態(tài)下，實測列車轉向架相關部位的動應力、加速度、位移及對應的車體動載荷等。對應力及應力梯度較大的動應力測點，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后給出關鍵危險測點的應變或應力譜，進行疲勞可靠性評估。對于加速度測點，給出加速度最大值、最大推斷值、均方根值、峰谷值、方差，為分析轉向架相應部位的振動特性提供依據(jù)。對于位移測點，給出位移最大值、最大推斷值、均方根值、峰谷值、方差，為分析轉向架相應部位的振動特性和相對運動提供依據(jù)。

2.轉向架測試受力分析

轉向架懸掛參數(shù)室內臺架測試的準確性尤為重要，為能夠真實模擬轉向架線路運行的工況，再現(xiàn)車輛運動的載荷狀態(tài)，本文建立的測試模型中轉向架構架處于自由狀態(tài)，摒棄以往將構架固定分別單獨測試一系、二系懸掛剛度的方式，此類方式將車輛運行過程中阻尼、懸掛間隙等因素考慮在內，從而得到懸掛參數(shù)整體的精確信息.在此基礎上建立了轉向架測試狀態(tài)的力學平橫

方程。

3.數(shù)據(jù)的測試分析

3.1加速度測試

加速度實測45個通道試驗數(shù)據(jù)。根據(jù) TB/T2360-93 《鐵道機車動力學性能試驗鑒定方法及評定標準》和GB5599-85《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》對加速度試驗數(shù)據(jù)進行了處理。按6 s為一個分段，分別計算了每個通道每段中的平均值、峰值和谷值。對所有數(shù)據(jù)均采用高通濾波以消除曲線信號、零漂和趨勢項的影響，并采用帶阻濾波消除50 Hz工頻干擾。統(tǒng)計每列車正常載客運行的高峰往返運行的加速度測試結果表明：株機列車轉向架車輪鏇修前：最大值51.16 g，測點106，一位右側軸箱垂向;株機列車轉向架車輪鏇修后：最大值48.55g，測點106，一位右側軸箱垂向;龐巴迪轉向架車輪鏇修后：最大值51.58 g，測點106，一位右側軸箱垂向。

3.2位移測試

懸掛系統(tǒng)位移實測14個通道試驗數(shù)據(jù)。根據(jù)TB/T 2360-93 《鐵道機車動力學性能試驗鑒定方法及評定標準》和GB5599-1985 《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》對位移試驗數(shù)據(jù)進行處理。按6 s為一個分段，分別計算每個通道每段中的平均值、峰值和谷值。對所有數(shù)據(jù)均采用高通濾波以消除曲線信號、零漂和趨勢項的影響，并采用帶阻濾波消除50 Hz工頻干擾。

3.3動應力測試

最大主應力測試結果，通過對試驗數(shù)據(jù)進行整理和計算，取得各測點的一對最大應力和最小應力值，由此得出其最大動應力范圍和應力均值。株機車鏇修前，電機懸掛座，最大主應力為76.331 MPa，出現(xiàn)在二位電機懸掛座上蓋板上表面右后方的302A 測點;齒輪箱支座，最大主應力為52.441 MPa，出現(xiàn)在二位齒輪箱支座下蓋板圓弧過渡中部右后方的309A 測點;ATC 支架，最大主應力為6.484 MPa，出現(xiàn)在ATC支架左下側318 測點;ATC支座，最大主應力10.595 MPa，出現(xiàn)在ATC支座右上側321A 測點。株機車鏇修后，電機懸掛座，最大主應力為57.356 MPa，出現(xiàn)在二位電機懸掛座上蓋板上表面右后方的302A測點;齒輪箱支座，最大主應力55.612 MPa，出現(xiàn)在二位齒輪箱支座下蓋板圓弧過渡中部右后方的309A 測點;ATC支架，最大主應力為0.601MPa，出現(xiàn)在ATC 支架右下側318A 測點;ATC支座，最大主應力為46.369 MPa，出現(xiàn)在ATC支座左上側的319 測點。長客龐巴迪車，電機懸掛座，最大主應力為92.462 MPa，出現(xiàn)在二位電機懸掛座上蓋板上表面左前方的303A 測點;齒輪箱支座，最大主應力為84.761 MPa，出現(xiàn)在一位齒輪箱支座體（鑄件）內側左前方的310測點;ATC支架，最大主應力為2.147 MPa，出現(xiàn)在ATC支架右上側 314A 測點;ATC 支座，最大主應力為92.438MPa，出現(xiàn)在ATC支座右上側320A測點。

4.結束語

從 GOODMAN 圖的評判結果來看，所有測點的疲勞強度均滿足要求。由于本次測試數(shù)據(jù)較少，因此數(shù)據(jù)量無法完成所有測點的疲勞壽命評估。綜合分析位移測試數(shù)據(jù)顯示：所有測點的位移量均在合理范圍內。綜合分析加速度測試數(shù)據(jù)顯示：株機列車轉向架在鏇修前的振動比鏇修后大。通過鏇修后的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)：株機列車轉向架部分測點測試結果較長客龐巴迪轉向架測試結果稍微偏大，同時長客龐巴迪轉向架的另外一部分測點測試結果較株機列車轉向架測試結果稍微偏大，其余測點的測試結果較接近。沈陽地鐵1號線現(xiàn)有運營車輛在構架主結構上、齒輪箱吊桿部位、齒輪箱箱體及其鑄造的支座體上最大主應力均未超過運行條件下相應材料的許用應力標準，且有足夠的安全裕量。

參考文獻：

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