地鐵車(chē)輛架車(chē)點(diǎn)設(shè)置分析報(bào)告

張帥

摘 要：城市軌道交通車(chē)輛在組裝及日常運(yùn)用維護(hù)、架大修過(guò)程中車(chē)輛的抬升必不可少，為滿足這一需求需設(shè)置固定位置即架車(chē)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的架車(chē)。

關(guān)鍵詞：架車(chē)點(diǎn);整車(chē)架車(chē);車(chē)體架車(chē);救援架車(chē)

1 架車(chē)點(diǎn)概述

城市軌道交通車(chē)輛在組裝及日常運(yùn)用維護(hù)、架大修過(guò)程中車(chē)輛的抬升必不可少，為滿足這一需求需設(shè)置固定位置即架車(chē)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的架車(chē)。

架車(chē)點(diǎn)主要包括車(chē)體架車(chē)點(diǎn)、整車(chē)架車(chē)點(diǎn)及救援架車(chē)點(diǎn)三類。車(chē)體架車(chē)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)車(chē)體的抬升作業(yè)，多用于組裝過(guò)程;整車(chē)架車(chē)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)包含轉(zhuǎn)向架在內(nèi)的車(chē)輛整體抬升作業(yè)，多用于運(yùn)輸、轉(zhuǎn)向架分離過(guò)程;救援架車(chē)點(diǎn)設(shè)置在兩端的車(chē)鉤橫梁中央，做復(fù)軌用，在車(chē)鉤橫梁下方能抬起空載整車(chē)的一端。車(chē)體的垂向強(qiáng)度應(yīng)滿足在使用任何一對(duì)架車(chē)點(diǎn)架車(chē)時(shí)，不會(huì)使車(chē)體任何部位發(fā)生屈服變形。

目前國(guó)內(nèi)地鐵行業(yè)除地鐵車(chē)輛通用技術(shù)條件規(guī)定的軌距、輪徑等參數(shù)外缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不同城市、不同線路、不同制造商的地鐵車(chē)輛各不相同，最終導(dǎo)致架車(chē)點(diǎn)的位置差異巨大，車(chē)體底架共設(shè)置8處架車(chē)點(diǎn)，均位于底架邊梁下方。其中枕內(nèi)（靠近轉(zhuǎn)向架中心距底架邊梁下方）設(shè)置4處為整車(chē)架車(chē)點(diǎn)可承受AW0狀態(tài)下整車(chē)載荷;枕外（遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向架中心距底架邊梁下方）設(shè)置4處為車(chē)體架車(chē)點(diǎn)可承受AW0狀態(tài)下除轉(zhuǎn)向架外的車(chē)體載荷。

2 架車(chē)點(diǎn)的設(shè)置原則

2.1 強(qiáng)度要求

架車(chē)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)符合強(qiáng)度要求。

2.1.1 材料強(qiáng)度

電客車(chē)完成包括架車(chē)點(diǎn)在內(nèi)的設(shè)計(jì)工作后需根據(jù)EN-12663鐵路應(yīng)用車(chē)輛車(chē)體結(jié)構(gòu)要求和車(chē)體技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)車(chē)體進(jìn)行了包括端部救援載荷工況及架車(chē)載荷工況的靜強(qiáng)度計(jì)算分析。

EN-12633-2003標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式如下：

N=1.1×g×（m1+2×m3）

g=9.8N/kg

m1=正常運(yùn)行情況下車(chē)身的設(shè)計(jì)質(zhì)量

m3=標(biāo)稱設(shè)計(jì)有效載荷（轉(zhuǎn)向架質(zhì)量）

計(jì)算分析時(shí)首先利用三維軟件進(jìn)行建模，然后利用ABAQUS等有限元分析軟件依據(jù)EN-12663-2010標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)三維模型進(jìn)行加載分析。其中端部救援載荷工況及架車(chē)載荷工況的靜強(qiáng)度計(jì)算分析即在AW0工況下對(duì)架車(chē)點(diǎn)加載力N=1.1×g×（m1+2×m3）產(chǎn)生車(chē)體的變形云圖和應(yīng)力云圖，根據(jù)圖形數(shù)據(jù)得出車(chē)體在AW0工況下車(chē)體結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力分布情況，確定車(chē)體各部位是否滿足強(qiáng)度要求，進(jìn)而確定架車(chē)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是否合理。

根據(jù)EN-12633-2003標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)提升的車(chē)輛不包括轉(zhuǎn)向架即車(chē)體架車(chē)點(diǎn)計(jì)算時(shí)N=1.1×g×（m1+2×m3）中m1和m3的值應(yīng)設(shè)為0或變?yōu)榻o定值，也就是說(shuō)車(chē)體架車(chē)點(diǎn)與整車(chē)架車(chē)點(diǎn)計(jì)算方式不同，兩架車(chē)點(diǎn)不能混用。

2.1.2 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

車(chē)體承受載荷的方式，按承受載荷的方式分為車(chē)架承載車(chē)體以及整體承載車(chē)體。車(chē)架承載式車(chē)體的所有載荷均由車(chē)架承擔(dān)，車(chē)體側(cè)壁、車(chē)頂不參加承載，車(chē)架要求設(shè)計(jì)較高的強(qiáng)度和剛度;整體承載式車(chē)體由司機(jī)室、車(chē)頂和車(chē)架組焊成一個(gè)整體，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。車(chē)體承受載荷方式的不同導(dǎo)致車(chē)體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度發(fā)生變化同樣對(duì)架車(chē)點(diǎn)位置選取有重要影響。

鄭州地鐵3號(hào)線車(chē)體主結(jié)構(gòu)采用鋁合金型材焊接的整體承載結(jié)構(gòu)，具有等強(qiáng)度、輕量化等特點(diǎn)。整體承載車(chē)體在設(shè)計(jì)選取整車(chē)架車(chē)點(diǎn)時(shí)，在滿足空間與位置需求的前提下均采用靠近枕梁這一原則，因?yàn)檎砹航Y(jié)構(gòu)剛度最大，架車(chē)時(shí)車(chē)體強(qiáng)度容易保證。車(chē)架承載方式一般用于貨車(chē)其靜強(qiáng)度計(jì)算公式與整體承載不同，因此不做詳述。

2.2 設(shè)備布置

架車(chē)作業(yè)時(shí)應(yīng)有足夠的操作空間。

單純考慮強(qiáng)度要求，在滿足車(chē)體強(qiáng)度的前提下車(chē)體底架各部位均可作為架車(chē)點(diǎn)，但由于空間限制在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)根據(jù)設(shè)備布置對(duì)架車(chē)點(diǎn)位置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如枕梁下方即轉(zhuǎn)向架中心位置因設(shè)置有空氣彈簧、緊急彈簧、高度閥調(diào)整桿、抗側(cè)滾扭桿等部件，在操作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)空間受限、干涉等情況，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中架車(chē)點(diǎn)尤其是整車(chē)架車(chē)點(diǎn)會(huì)讓開(kāi)該位置。在既有線路中如鄭州地鐵5號(hào)線，選取枕梁中心作為架車(chē)點(diǎn)在后期車(chē)體與轉(zhuǎn)向架分解與組裝作業(yè)過(guò)程中固定式架車(chē)機(jī)的車(chē)體舉升柱與高度閥桿、抗側(cè)滾扭力桿的拆解工具、扭力扳手等產(chǎn)生干涉造成作業(yè)空間不足，從而影響作業(yè)效率。

因此整車(chē)架車(chē)點(diǎn)設(shè)計(jì)位置除滿足強(qiáng)度這一硬性要求外空間選取也應(yīng)盡量不影響車(chē)底設(shè)備的拆解與組裝，避讓車(chē)底設(shè)備及管線的安裝與運(yùn)動(dòng)位置。

附表：國(guó)內(nèi)地鐵項(xiàng)目整車(chē)架車(chē)點(diǎn)與轉(zhuǎn)向架中心距調(diào)研如下：

以鄭州地鐵3號(hào)線為例，鄭州3號(hào)線為A型車(chē)結(jié)構(gòu)，車(chē)底大部件設(shè)備采用邊梁吊掛方式，車(chē)底設(shè)備吊掛方式對(duì)整車(chē)的重量分配、重心位置影響非常大，同樣會(huì)影響架車(chē)點(diǎn)的位置設(shè)置。

綜合考慮強(qiáng)度、空間等因素，鄭州地鐵3號(hào)線的整車(chē)架車(chē)點(diǎn)位置設(shè)在距轉(zhuǎn)向架中心線2100mm處。