不銹鋼地鐵列車車門安裝座工裝設計

(長沙市軌道交通運營有限公司 湖南 長沙 410133)

不銹鋼地鐵列車車門安裝座工裝設計

何高元

(長沙市軌道交通運營有限公司湖南長沙410133)

某不銹鋼地鐵列車車門驅動裝置安裝于車體安裝座，車體安裝座數量眾多，存在定位不準，調節數量多等問題。針對這一問題，設計安裝座安裝工裝并進行有限元靜力學分析及優化，結果表明：該工裝能有效的提高安裝座安裝精度，減少返工；與手動調節相比，平均每節車節省安裝時間66分鐘，強度與工藝均滿足要求。

不銹鋼地鐵；工裝；安裝座；車門驅動

一、引言

地鐵列車是國家重要的大眾化交通運輸工具，具有速度快、污染低、運量大等優點[1]。目前，世界各國對地鐵列車相關領域的可靠性分析研究以及創新探索主要集中在：地鐵列車可靠性測試、車輛維修與故障風險評價[2]、車站自動門安全等安全措施方面及列車關鍵設備的研究。國內地鐵交通對地鐵車門系統的可靠性研究探索在國內尚處于初級起步階段。主要集中在對進行故障模式[3-5]、影響與危害分析，得出了地鐵車門開門故障產生的原因，并根據故障模式確定其最終危害程度大小。本文以某不銹鋼地鐵車輛架大修，車門系統安裝工藝為例，闡述車門系統安裝過程并設計車門驅動安裝座工裝。

二、地鐵客室車門簡介

客室車門系統結構組成。地鐵車門是乘客上、下列車的重要通道，并關系到乘客的人身安全。某不銹鋼地鐵列車一節車廂設有8個車門，車門結構為電動式內藏門，大致可以分為驅動導軌裝置、門控裝置、內外操作裝置、基礎部件等四大系統，結構如圖1所示。

圖1 門系統主要部件

三、安裝座工裝設計與分析

安裝座定位。安裝座作為連接車體與驅動裝置的中間部件，其作用是防止驅動裝置安裝后出現扭轉、不平等現象。圖2給出了安裝座相對車體安裝位置。

圖2 安裝座安裝定位尺寸

架大修時，安裝座定位尺寸采用卷尺測量，測量本身存在誤差，安裝過程也存在人為因素的誤差，而安裝座本身定位設計公差為±0.5，上述誤差的積累，很容易造成驅動裝置上孔位與安裝座螺紋孔無法對齊的現象，從而造成返工，影響架大修進度，因此有必要使用工裝保證安裝精度。

四、安裝座工裝整體設計方案

(一)安裝座工裝設計思路

采用一體式結構，在工裝上開孔，用M8螺栓將安裝座固定于工裝上，確定各安裝座之間的相對位置，將沉頭螺釘穿過沉頭孔與滑塊連接，整體抬起安裝座與工裝，滑塊從C形槽側面進入C形槽，調整工裝位置，使工裝中線與車體門框中線對齊即可。使用風動扳手將沉頭螺釘擰緊，同時退出連接工裝與安裝座之間的螺栓，取下工裝，即一次性完成所有安裝座的安裝，同時保證精度要求。

在滿足安裝要求的基本前提下，考慮工裝的輕量化設計，選取鋁合金作為工裝制作材料，同時保證輕量化與強度要求。結合圖2與圖3可知，安裝座與工裝的作用區域為安裝座表面面積區域，因此可以考慮在工裝上開孔減重，減少作業者的勞動強度。

(二)安裝座安裝工裝圖紙設計

根據以上分析，設計如圖4所示安裝座安裝工裝。

圖3 安裝座工裝設計圖

如圖3所示，12mmxΦ8mm孔為安裝座與工裝連接孔，22mmx90mm矩形孔為沉頭螺釘安裝位置，由于沉頭螺釘作用于安裝座與車體C形槽，與工裝無直接聯系，因此只需在工裝上開孔，允許沉頭螺釘穿過，不發生干涉即可。200mmx60mm矩形孔的作用為減輕工裝重量。在工裝中線位置加工1mm寬刻度線，涂成紅色，方便與車體門框對中。底部L形結構為加強筋，增強工裝剛度，防止在安裝過程中，工裝前后晃動。

在相同條件下對比使用工裝與不使用工裝所需時間，相比于常規操作，使用安裝座工裝能有效的節省安裝時間，平均一節車節省66分鐘，該車采用六節編組，架大修時，總共節省工時396分鐘，有效的提升了工作效率。

(三)強度校核

為提高工裝產品質量，滿足其可靠性使用要求，本文通過HyperWorks軟件，建立安裝座安裝工裝有限元模型，求解其最大應力集中區域并進行強度校核。

根據安裝座工裝結構特點，在HyperMesh中采用體單元對其進行離散，該工裝采用鋁合金6005A-T6制成，其屈服強度為215MPa。根據實際工況，兩人從兩端舉起安裝座工裝，選擇固定安裝座工裝底側兩端，在每個Φ8孔一側加載0.03MPa載荷，得到應力云圖分部如圖4所示。

圖4 安裝座工裝應力云圖

從應力云圖上可以看出，最大應力出現在工裝下側的兩端，因為此處為約束端，應力較大，最大值為2.605MPa，明顯小于屈服強度，滿足設計與使用要求。

五、總結

本文通過對不銹鋼地鐵車門驅動裝置架大修過程中產生的問題進行分析，設計工裝解決安裝座定位不準問題，重點闡述工裝設計及使用，并得出了以下結論：

1.不銹鋼地鐵車門安裝座安裝精度較高，且數量較多，架大修時，手動測量難免出現誤差，造成返工，因此有必要使用工裝保證安裝精度。

2.設計的安裝座安裝工裝能有效地保證各安裝座的安裝精度，一列車節省工時396分鐘，提高作業效率。

[1]吳麗.地鐵車輛新技術的發展與應用簡析[J].現代城市軌道交通,2017(4):5-8.

[2]朱偉.地鐵車門系統可靠性分析及應用研究[J].工程技術：全文版,2016(11):129-130.

[3]王艷秋.地鐵列車客室門控制技術研究[J].黑龍江科技信息,2017(6):18-18.

[4]高越.雙扇電控電動塞拉門系統在輕軌車輛中的應用研究[J].黑龍江科技信息,2017(6):19-19.

[5]陳雷,黃毅.鐵路貨車段修檢測技術[M].北京:中國鐵道出版社,2009.