基于檢修工藝的固定式地鐵車輛稱重系統(tǒng)應(yīng)用研究

劉增民

（中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，陜西西安 710043）

1 地鐵車輛稱重系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著地鐵的快速發(fā)展以及乘客對乘車舒適性要求的提高，整個地鐵行業(yè)對車輛運行品質(zhì)和性能的要求也越來越高。輪軸重偏差是影響車輛牽引和制動2 種性能優(yōu)劣的重要因素，直接影響車輛黏著牽引力的發(fā)揮和車輛的制動性能，對車輛牽引能力、運行的安全性、平穩(wěn)性及舒適性產(chǎn)生重要影響。為保證車輛的運行品質(zhì)和安全性，在地鐵車輛大架修檢修過程中須用稱重系統(tǒng)設(shè)備對車輛進行稱重試驗。

隨著國內(nèi)地鐵的快速發(fā)展，地鐵車輛輪軸重的均勻分配作為車輛運行品質(zhì)的重要保證之一，也日益得到重視。在地鐵車輛完成大架修檢修后，通過稱重系統(tǒng)可以測量車輛的輪軸重差以及車輛重量分布，為平衡車體進行配重、去重和調(diào)簧提供依據(jù)，從而保證車輛的運行品質(zhì)和安全性。近年來，在地鐵檢修設(shè)備的工藝設(shè)計中，車輛稱重系統(tǒng)已在多個城市（如北京、上海、廣州）地鐵車輛段逐步得到應(yīng)用。

地鐵車輛稱重系統(tǒng)可分為靜態(tài)稱重系統(tǒng)和動態(tài)稱重系統(tǒng)，車輛稱重技術(shù)經(jīng)歷了從靜態(tài)稱重到動態(tài)稱重、從有基坑到無基坑、從單節(jié)稱重到整列車稱重、從固定式稱重到移動式稱重的發(fā)展歷程。在地鐵車輛段工藝設(shè)計時，可根據(jù)不同的稱重需求和應(yīng)用場景選擇不同類型的稱重系統(tǒng)。

2 稱重系統(tǒng)的必要性分析

基于地鐵車輛的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)性能考慮，車輛在軌道上的載荷和車體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的載荷與車輛的疲勞壽命、旅客舒適和安全性等方面緊密相關(guān)。在車輛的設(shè)計生產(chǎn)過程中，車輛的靜態(tài)和動態(tài)載荷分布直接影響整車動力學(xué)性能和運行安全。車輛在地鐵車輛段完成大架修作業(yè)后，由于車體與轉(zhuǎn)向架需要分解并完成檢修后再組裝在一起，與設(shè)計參數(shù)不可避免地發(fā)生偏差，因此還需要考慮完成檢修后的車輛載荷分布。IEC 61133-2006《車輛組裝和運行前的整車試驗》和GB/T 7928-2003《地鐵車輛通用技術(shù)條件》規(guī)定，車輛軸重偏差不應(yīng)超過平均軸重的±2%，輪重偏差不應(yīng)超過該軸平均輪重的±4%[1-2]。

地鐵車輛稱重系統(tǒng)主要負責解決車輛在生產(chǎn)或者檢修完成組裝后的載荷分布檢測。通常，車輛組裝完成后未經(jīng)配重、去重和調(diào)簧等重量調(diào)整方式均會存在輪重分布不均、單個輪軸載荷集中的情況。

固定式地鐵車輛稱重系統(tǒng)工作原理是當被測試的地鐵車輛被推入預(yù)先布置在軌道上的測量裝置時，其重量通過其車輪的輪緣將載荷壓在稱重軌道上，如圖1 所示。軌道上的1 節(jié)軌道作為稱重軌道，其與普通軌道接軌，前后共布置8 節(jié)，分別負責測量1 輛車的8 個輪子重量。通過布置在稱重軌道下方的稱重傳感器采用專用信號采集器采集重量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析軟件計算處理后直接得到被稱重車輛的單側(cè)輪重、車輛軸重、轉(zhuǎn)向架重、整車重以及整車重心的分布，通過測得數(shù)據(jù)進行車輛重量的調(diào)整。

圖1 稱重系統(tǒng)裝置分布系統(tǒng)示意圖

3 案例分析

3.1 工藝流程

西安地鐵2 號線渭河車輛段的檢修工藝采用固定式車輛稱重系統(tǒng)，可實現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)測量。2 號線車型為6 輛編組B 型車，其車輛的軸距、定距以及車長等參數(shù)為定值，故選用固定式稱重裝置。稱重工藝在車輛檢修工藝流程中位于末端，在車輛檢修和組裝完成后進行，需要設(shè)置稱重線和稱重臺。

3.2 地鐵稱重系統(tǒng)工藝要求

GB/T 14894-2005《城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗規(guī)則》[3]規(guī)定車輛在完成組裝后需在整備狀態(tài)下進行稱重檢查，具體要求如下：稱重前，允許調(diào)整懸掛裝置，但只檢查尺寸，不測量載荷，松開減振器和轉(zhuǎn)向架的連接裝置，緩解制動裝置。在整個稱重過程中，不允許用任何方式轉(zhuǎn)變或者調(diào)整車輛狀態(tài)。稱重共進行4 次，在前進、后退2 個方向上各測量2 次。測量時取4 次記錄的算術(shù)平均值，該值與車輛計算重量之差應(yīng)符合GB/T 7928-2003《地鐵車輛通用技術(shù)條件》[2]的規(guī)定。

TB/T 2782-1997《鐵道機車車輛稱重臺技術(shù)條件》[4]中要求稱重系統(tǒng)的稱重臺計量軌道在經(jīng)過被測量車輛的 3 次往返碾壓后，在水平、軌距等方面要符合表1 的標準。

表1 計量軌道合格標準

3.3 渭河車輛段稱重系統(tǒng)工藝設(shè)計

車輛的稱重工藝要求前后2 個方向各測量2 次，需要車輛從前后不同方向上稱重臺，要求稱重臺前后設(shè)計車輛等待稱重時的距離，以及車輛完成稱重下稱重臺時的安全距離。2 號線渭河車輛段屬于改擴建工程，在原有檢修庫基礎(chǔ)上進行改建增加車輛稱重系統(tǒng)設(shè)計，工藝布局受既有工藝現(xiàn)狀的約束，如圖2 所示。稱重系統(tǒng)的左側(cè)留有足夠的列車停放距離，可供列車進行稱重工藝前停放，保證車輛從左側(cè)駛?cè)敕Q重臺進行稱重不受影響；稱重臺右側(cè)由于前期為既有房屋，有實體墻隔斷，軌道留有6.5 m 的距離，不足以停放1 節(jié)車，當車輛從右側(cè)駛?cè)敕Q重系統(tǒng)時工藝困難。考慮稱重系統(tǒng)的構(gòu)造，當車輛駛離稱重計量軌時即可認為離開稱重系統(tǒng)，加上預(yù)留的6.5 m 安全距離，可實現(xiàn)稱重工藝中需從兩側(cè)進行稱重的要求。在周邊條件允許的情況下，應(yīng)在稱重臺的兩側(cè)留有足夠距離保證車輛從兩側(cè)駛?cè)敕Q重臺進行稱重作業(yè)。

圖2 西安地鐵2 號線渭河車輛段稱重系統(tǒng)工藝設(shè)計圖（單位：mm）

在完成車輛的稱重測試后，對載荷分布不均的車輛，推入左側(cè)軌道，用架車機對車輛進行稱重調(diào)整，調(diào)整結(jié)束后再次進行稱重直至達到運行的安全標準。

4 結(jié)語

地鐵車輛的設(shè)計制造和檢修過程中，與車輛品質(zhì)和運營安全密切相關(guān)的載荷分布日益得到重視，地鐵車輛的載荷偏差測量和調(diào)整是車輛維修中重要的維護環(huán)節(jié)。隨著地鐵的發(fā)展，車輛的維修工藝也日趨成熟，有必要將計劃性的車輛載荷偏差測量和調(diào)整加入維修規(guī)程中，與之配套的稱重系統(tǒng)設(shè)備也將進一步發(fā)展，期望本文針對車輛稱重系統(tǒng)的設(shè)計研究能為相關(guān)設(shè)計提供借鑒和參考。