A型地鐵車輛的四點找平工藝研究

薛海峰 李春廣 郭新 陳寶雄

摘 要：本文介紹了與國外合作設計的某A型地鐵車輛車體落成前的找平工藝。該工藝保證了車體重量在4個二系彈簧上的均勻分布，同時保證了車體和轉向架的互換性及車輛牽引性能的正常發揮，是該A型地鐵車輛落車前的關鍵工序。

關鍵詞：A型地鐵轉向架牽引性能找平稱重

輪（軸）重是地鐵車輛的保持平穩運行的重要技術參數，輪（軸）重的分配不均，會造成起動空轉和運行過程中的輪緣過渡磨耗，嚴重降低了牽引性能的正常發揮。

地鐵車輛設置4個兩系彈簧懸掛，以四個作用點通過二系彈簧將車體重量傳遞給轉向架，繼而傳遞至車輛輪（軸），而這四個作用點的車體重量的分配不當必將影響到輪（軸）重的分配不均，因此，地鐵車輛在設計和制造過程中必須充分考慮其后果，并在最終的落車過程中將輪（軸）重偏差調整在相對合理的范圍內。

1．四點重量分配不勻影響牽引性能的力學分析

設該A型地鐵車輛車體為P，載荷分布簡圖如右。圖中P1、P2、P3、P4是車體重量作用在4個二系承載點上分載荷。

設：軌距為L、一位端轉向架中心銷至車鉤固定轉軸中心距為L1、二位端轉向架中心銷至車鉤固定轉軸中心距為L2。設輪子與軌道的摩擦系數為μ1、輪緣側邊與軌道的摩擦系數為μ2。由于軌道的摩擦是滾動摩擦，輪緣側邊與軌道的摩擦是滑動摩擦，μ2遠大于μ1。該車牽引力F。

2．A型地鐵車輛車體的四點找平工藝

車體四點找平指的是在落車前調整車體的重量分布，避免輪（軸）重分布超出標準，確保車輛在八點稱重的通過率。

四點找平的前提條件：車體必須已經完成所有上體部件的安裝，如有部件沒有安裝，則必須配重以保證車體重心不發生偏移，配重數據是根據所有所缺部件的重量和坐標位置計算出總的重量和坐標位置，然后用配重塊將所需的重量放在已經計算出的總坐標位置上。

當車體滿足四點找平試驗的前提條件后，在找平工位利用4個移動式架車機、輔助稱重墩及稱重系統完成車輛原始數據及補償后的車體載荷的測量。需要說明的是輔助稱重墩放置在軌道兩側的水平基準面上（4個輔助墩上表面的平面度為0.5mm），4個輔助墩的位置關系和車輛的定距及同一轉向架空簧中心距離相當。

2.1四點找平工藝步驟

2.1.1用4個架車機把車體抬高，移走假臺車，清潔枕梁與空簧上表面接觸面的雜物；

2.1.2將四個稱重輔助墩依次擺放到軌道兩次的四個基準面上，將壓力傳感器放置到四個稱重輔助墩上，并在傳感器頂端依次放置上帽形接觸過渡件；

2.1.3開動架車機，確保四臺架車機同步將車體平穩落到四個壓力傳感器上方，手動調整壓力傳感器及帽形過渡件的位置，確保車體枕梁的空簧進氣孔能夠和帽形件對中，然后在下降，通過稱重試驗臺讀取原始載荷分布數據；

2.1.4對數據進行分析，通過在帽形件上方加減墊片的方式，確定車體無應力平面。

2.2軸重偏差△D的分析計算

車體在進行大部件焊接和總成焊時，由于焊接變形造成的車體扭曲、設計上設備重量分布不均或制造上的公差等原因會對車體產生一定的扭曲變形，所以車體四個承載點的載荷一般會存在一定的差異。

M1=(P1＋P2)/2

M2=(P3＋P4)/2

載荷偏差△Dx=（Px－M1）/M1×100%(其中X=1、2)

△Dy=（Py－M2）/M2×100%（其中y=3、4）

上式中P1、P2、P3、P4是車體重量作用在4個二系承載點上分載荷，M1、M2分別是作用在一位端和二位端的軸重平均值。△D是軸重偏差。

根據標準IEC61133要求，軸重偏差△D必須在±2%以內。

2.3軸重偏差計算示例

表1車體原始載荷數據分布

P1重量(kg) P2重量(kg) P3重量(kg) P4重量(kg)

6590 6130 5680 5730

M1=(P1＋P2)/2=(6590＋6130)/2=6360

M2=(P3＋P4)/2=(5680＋5730)/2=5705

△D1=（P1－M1）/M1×100%=(6590–6360)/6360=3.6%

△D2=（P2－M1）/M1×100%=(6130–6360)/6360=-3.6%

△D3=（P3－M2）/M2×100%=(5680–5705)/5705=-0.4%

△D4=（P4－M2）/M2×100%=(5730–5705)/5705=0.4%

通過上述對四個二系承載點的軸重偏差計算可知：P1、P2點的偏差為±3.6%,P3、P4的偏差為±0.4%,，說明車體存在不可忽視的扭曲現象，如果在此種情況下落車將導致兩個轉向架簧上重量不均勻，影響整車的輪（軸）重偏差，再加之線路不平順等客觀因素的存在，很可能在列車運行過程中出現傾覆等不安全事故。為了消除車體的這種客觀存在的載荷不均衡狀態，必須對4個二系承載進行墊片調整以補償車體的扭曲變形。

表2墊片補償后的數據分布

P1重量(kg) P2重量(kg) P3重量(kg) P4重量(kg)

6470 6270 5780 5620

補償墊片 補償墊片 補償墊片 補償墊片

1mm 1.2mm 1mm 1mm

根據等效加墊法及以往的調整經驗，在P2點增加一1.2mm厚的調整墊片，致使P1點和P2點載荷差距由原來的460kg減少到200kg；P3點和P4電由原來的50kg增加到160kg，經過計算可知：四個二系承載點軸重偏差一位端為±1.5%二位端為±1.4%，均小于標準要求的±2%，軸重偏差處于可以接受的范圍之內。

因此，根據四點找平最終的數據，在轉向架空氣彈簧的上表面進行補償，彌補了車體本身存在的扭曲變形缺陷，借助補償墊片找到了無應力連接面。這樣就保證了車體無論和哪個轉向架連接，只要轉向架上4個承載點在同一水平面上，則這4個承載點的載荷就會大致分布均勻，從而保證了車體和轉向架的互換性。在A型地鐵車輛的找平工序中，一般常用的調整墊片規格有1mm、1.5mm、2mm、2.5mm。但在含有司機室、ATC的車輛進行四點找平時，由于一位端布置的設備增多，致使載荷的不均衡型增強，根據實際工作經驗，厚度為0.5mm和1.2mm的調整墊片能夠更好的使該類型車輛的扭曲制造缺陷得到更好的補償，使4個二系承載點的軸重偏差降低到最小值。

3．結論

通過四點找平工藝獲取基礎數據，進而計算得到在空氣彈簧和車體枕梁的接觸面上增加補償墊片的規格，經過補償使地鐵車輛二系支承載荷優化分布，排除了后續8點稱重由于車體扭曲帶來的輪重偏差超過±4%的要求，在改善輪（軸）重分配的同時，又改善了牽引性能的發揮，增強了車體與轉向架的互換性，是A型地鐵車輛落車前的關鍵工序。

參考文獻：

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