100%低地板車體與轉向架干涉分析

潘登 陳贊平 劉永強 邱淑娟

摘? ?要：100%低地板有軌電車車輛的地板面距離軌面極低，留給車體底架的空間極為有限，在設計時需要充分考慮車體底架與轉向架的干涉情況。文中以干涉風險最大的Mc車為研究對象，統計車輛運行中可能出現的工況，并考慮各種工況下車輛的運動軌跡，利用三維模型模擬分析車體與轉向架的干涉情況，驗證各部件間的間隙是否滿足設計要求，為車體的設計提供了優化方向。

關鍵詞：低地板? 鋁合金? 干涉分析

中圖分類號：U270.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（c）-0095-02

在車體設計過程中，與其他部件的干涉情況是車體設計的重要依據，其中與轉向架的干涉分析最為重要。全鋁合金低地板車體底架結構由多塊鋁合金型材組焊而成，相對傳統板梁結構需要更多的空間。因此，需要合理設計底架結構，模擬多種工況車輛運行情況，對車體上的干涉點進行合理優化。

1? 底架結構

底架主要由中部結構、底架邊梁、端梁、橫梁、鉸接結構、司機室地板組成[1]。為了較大程度實現車體的輕量化，并滿足車體強度要求，底架多采用異形斷面型材，組件少、焊縫少、工藝性好，利于提升現場生產效率。

為滿足通過性和乘客的舒適性，需保證中間過道寬度和上表面高度。目前低地板Mc車中間過道邊梁采用板梁結構，如圖1所示。鋁合金型材為達到板梁結構的強度，需采用截面尺寸更大的型腔，相比板梁結構所需空間更大。如圖2所示，牽引座連接處鋁合金型材相比板梁結構高95mm，全鋁合金過道相比板梁結構過道橫向空間多40mm，因此與轉向架更易發生干涉。

2? 車體與轉向架干涉分析

車輛與轉向架的相對位置變化主要受線路條件，轉向架的參數選擇，車輛載荷的變化三個因素影響[2]。為便于分析車輛在不同條件下車體與轉向架的間隙，建立了常見非復合工況、常見復合工況、非常見復合工況三類運行工況。

2.1 工況來源

常見非復合工況分別考慮三種單一工況;常見復合工況考慮車輛在正常運行過程中，多種條件組合形成的工況;非常見復合工況考慮車輛在正常運行中極少發生但可能存在的、多種條件組合形成的工況。具體工況來源如表1所示。

2.2 模擬分析與優化

按照實際設計對車體和轉向架進行三維繪圖，并進行裝配。根據工況要求對車體和轉向架進行旋轉、移動等模擬，并測量車體與轉向架之間的間隙。在考慮安全余量、車體誤差和轉向架誤差等條件下，發現部分工況存在干涉風險。

（1）常見復合工況1條件下側梁體與加強筋發生干涉，如圖3所示。該加強筋可分散壓縮工況下列車行駛方向上的壓縮力，減少中間過道邊梁與端梁連接處的應力大小。對此種干涉可通過減小加強筋尺寸，增大弧度解決。

（2）常見復合工況3條件下橫向管與中間過道邊梁最小距離存在干涉風險，如圖4所示。該處中間過道邊梁與牽引座焊接相連，傳遞較大的縱向力，設計時留有一定的焊接空間余量，因此對于此種干涉可通過增大該處圓弧半徑解決。

（3）常見復合工況4條件下轉向架構架與中間過道邊梁支撐最小距離存在干涉風險，如圖5所示。該處為中間過道邊梁自帶的支撐，為中間過道側壁提供支撐力，提高底架受力能力。可局部切削20 mm保證足夠安全余量。

如上，對不同工況下車體與轉向架發生明顯干涉，須根據干涉點的強度、疲勞等因素考慮調整該處車體結構。對不同工況下車體與轉向架未發生明顯干涉，也需考慮車體與轉向架的制造誤差[3]、二系彈簧的彈性間隙、安全間隙，保證車輛正常行駛的干涉余量，對車體結構進行局部調整。

3? 結語

全鋁合金低地板結構所需空間更大，為保證車體與轉向架在車輛正常行駛時不發生干涉，需要在設計時就對車體與轉向架進行干涉分析。本文通過三維模型模擬多種車輛運行工況，并對車體與轉向架的最小間隙進行了分析，合理調整車體結構，降低車輛試制和試驗時的干涉風險，為該類低地板車體設計和干涉分析提供了參考。

參考文獻

[1] 陳贊平，劉永強，陳雪艷.五模塊100%低地板有軌電車車體結構設計[J].技術與市場，2019（4）：5-8.

[2] 謝紅兵.120km/h速度等級米軌城際動車組車體與轉向架空間匹配研究[J]. 電力機車與城軌車輛，2017（1）：35-38.

[3] 黎少東.基于基準坐標系的動車組車體裝配誤差優化控制研究[D].蘭州交通大學，2018.