軌道車輛輪重偏差影響分析

劉曉坤

摘要：隨著近些年軌道列車的快速發展，車輛生產質量水平也在不斷提升。輪重、軸重等指標是考量軌道列車動力學性能的關鍵參數，直接影響到了列車運行過程中的制動性能和牽引性能的發揮，是車輛運營的安全性與平穩性的關鍵項點。本文對車輛輪重分配進行論述，討論車輛輪重分配對牽引力和制動力的影響以及影響輪重偏差的原因及調整修正。

關鍵詞：軌道車輛;輪重偏差;影響分析;調整修正

1 ?研究背景

隨著我國八縱八橫政策的推進以及各大城市軌道交通網絡的布置，使軌道行業得到了空前的發展。為了適應日益增長的人口流動現狀，車輛速度等級以及車輛軸重也在不斷提升，這對車輛的牽引能力以及制動能力都有很大的影響，對車輛的運行安全及穩定也是一種隱患。輪重偏差是車輛整體性能的一個關鍵指標，根據《城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規則》對我國的城市軌道車輛的輪、軸重偏差的規定，在任一動車的四根動軸上進行軸重測量，所測得的數據與該車各動軸實際平均軸重之差應該小于等于實際平均軸重的±2%，每個車輪的實際輪重與同軸兩輪平均輪重之差應該小于等于該軸兩輪平均輪重的±4%。如此可見，輪重偏差對車輛性能影響是十分重要的。

2 ?輪重偏差影響分析

2.1 制動力分析

制動作用是保障車輛安全運行最重要的功能，保障制動力的存在就是確保車輛的安全性。軌道車輛制動分為盤型制動和閘瓦制動，盤型制動里面又分為輪盤制動和閘瓦制動。本文以典型的閘瓦制動進行分析，當車輛制動作用施加時，轉向架各車輪處閘瓦抱緊踏面產生制動力P，根據作用力與反作用力的作用，該處車輪就會相應的產生與軌道間的摩擦力U。當該處輪重小于其他輪重時，該處的靜摩擦力極限也最小，會導致該處車輪發生滑動摩擦，受力分析如圖1所示。

2.2 牽引力分析

牽引力的存在是車輛始終具有前進動力的保障，軌道車輛在運行過程中，輪軌間的黏著力為車輛前進提供動力。根據黏著定律表明，當車輛牽引力大于車輛各動輪與鋼軌之間最大黏著力的總和時，車輛將會發生車輪打滑或者空轉的危險，即：

式中：Tmax是轉向架動輪牽引力（N）;

μmax是轉向架粘著系數;

QI是列車軸重;

n是列車動軸個數。

由上式可知，當車輛牽引力大于車輛各動軸黏著力之和時，車輛動輪發生空轉或打滑。車輛在運行過程中，車輛輪軌間的黏著系數μ基本維持一直，當輪軸亦或軸重分配不均的情況下，隨著牽引力的增加個別軸重、輪重較低的車輪首先超過黏著力的限制導致打滑甚至空轉。當出現打滑或者空轉的情況，該處車輪分擔的牽引力銳減，導致其他車軸分配的牽引力增加，存在導致其他車軸也超過黏著力的風險，導致越來越多的輪軸出現打滑或者空轉的情況，若工況惡劣則可能使整車牽引喪失，車輛打滑示意圖如圖2所示。

3 ?輪重分配不均原因分析

為了防止車輛出現輪重偏差，所以在車輛出廠前需要進行稱重試驗。將車輛運送著稱重試驗臺，測試輪重差值，如圖3所示。

3.1 結構原因

軌道車輛隨著不斷的更新發展，車輛基本結構形式已較為完善且大同小異。車輛多采用二系懸掛緩沖振動沖擊，一系鋼彈簧或者橡膠堆彈簧連接構架與輪對，二系空氣彈簧連接構架與車體。一系懸掛及二系懸掛都是彈性連接，將懸掛固化為一個剛體的八點支撐來看，支撐形式屬于超靜定支撐。支撐點的質量分布不均衡是造成輪重和軸重分布不均的主要原因。

3.2 制造原因

車輛在設計初期，車體和轉向架上的零件質量分布應該是對稱的，車輛的重心也會和形心重合。但是在實際的車輛制造過程中，由于工藝及生產等方面的限制，生產的單件往往理論重心和實際重心就無法重合。當組裝完成后的車輛理論重心與實際重心更加存在偏差。

4 ?軸重調整

軸重調整目前多采用調整懸掛裝置處調整軸重分配。

4.1 一系懸掛調整

針對一系彈簧加墊調整，一個位置加墊后，對角位置和該位置的力增大，且增加量相同;其余兩個位置的力會減小，減小的量相同且等于加墊位置增大的量。所以對一系彈簧加墊時，需在一個位置加墊的同時給對角位置加相同厚度的墊片。

4.2 二系懸掛調整

二系一個位置增加墊片，則會使該位置所在的轉向架同一側的輪重以及對角線位置另一轉向架同側的輪重增加，同時另外兩個位置的彈簧壓縮力減小，則會引起所在位置轉向架同側的輪重減小。所以在轉向架加墊過程中可以首先通過算法計算得到需要加墊的一個位置和加墊量，然后將該加墊量平均分為兩部分加在該位置和其對角位置。

5 ?總結

輪重分配是車輛的動力學性能的關鍵因素，對車輛牽引力及制動力的保證具有巨大的影響。本文通過對輪重偏差對制動力及牽引力的影響進行分析，討論產生輪重偏差的原因，并提出了修正輪重偏差的加墊方法關鍵項點。

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