跨坐式單軌車輛落架裝置的研發與應用

李東博 丁 珂

(中車浦鎮龐巴迪運輸系統有限公司，241060，蕪湖//第一作者，工程師)

PTBS跨坐式單軌車輛采用單軸轉向架，以及橡膠結構走行輪和導向輪，具有振動小、噪聲低、爬坡能力強、曲線通過半徑小等特點。跨坐式單軌系統可沿公路并行敷設，也可穿梭于城市樓宇之間，非常適合在中小城市的骨干線路以及大城市的支線中使用。中車浦鎮龐巴迪運輸系統有限公司設計制造的PBTS跨坐式單軌車輛(見圖1)，以其結構輕巧、乘坐舒適、全線無人駕駛等特點受到了業界的廣泛關注。目前，國內外陸續已有多個國家和地區確定了采購意向，該型式車輛在未來預期有有很好的運用前景[1]。

圖1 PBTS跨坐式單軌車輛

1 跨坐式單軌車輛結構特點

PBTS跨坐式單軌車輛，其轉向架跨坐于寬690 mm的單梁體矩形軌道上，通過電機帶動走行輪轉動，在摩擦力驅動及導向輪的輔助作用下，保證車輛平穩地沿軌道行駛。

PBTS跨坐式單軌車輛轉向架如圖2所示。其轉向架結構緊湊，具有車輛承載、走行驅動、制動停放等功能，是車輛安全運行的關鍵部件。和常規地鐵車輛轉向架一樣，為確保車輛長期安全、穩定運行，單軌車輛的轉向架也要定期進行維護。尤其是耗損類部件(如輪胎、制動盤等)，運用磨耗到規定的限度時必須及時進行更換。此外，車輛在架修時，轉向架需從車輛上拆卸下來，進行分解檢修[2]。鑒于單軌車輛獨有的結構特點，為滿足車輛的維護和檢修要求，筆者對目前跨坐式單軌車輛的整車新造以及臨修/大修的工藝進行分析，找出制造過程的關鍵節點，提出通過使用落架裝置，來提高車輛的可維護性和作業效率。

圖2 PBTS跨坐式單軌車輛轉向架

2 轉向架換輪日常維護工藝分析

與常規制式的地鐵車輛相同，跨坐式單軌車輛落車作業同樣通過架車機舉升輔助完成。跨坐式單軌車生產裝配流程為：車體→總裝→落車→上線調試→車輛連掛，其中車體與轉向架裝配在落車工序中完成。

現以已編組連掛的車輛更換輪胎為例，對日常維護工藝進行分析。因走行輪處于轉向架的中心位置，且走行輪、導向輪在軌道梁上因負載車體的重量形成軌道與輪胎間的作用力，導致在外力作用下無法直接拆解。常規情況下，采用將車輛移下軌道梁后，返回落車臺位進行拆解的方法。具體的作業流程為：車輛解掛→車輛下梁→轉向架拆解→更換輪胎→落車→上線調試→車輛連掛。對該過程作業內容及工時進行測算，情況如表1所示。

由表1可知，此種換輪方式作業流程長、工作量大、產生的工時多。而且，由于車輛需要解掛，導致拆解范圍擴大，隨之也增加了部件損壞機率和部件更換比例。車輛在臺位間流轉，占用了大量的場地、設備等資源，給車輛運用維護的組織、管理也帶來了很大的困難。

表1 跨坐式單軌車輛輪胎更換工時測算統計表

3 新型落架裝置的研發

新型落架裝置是基于單軸跨坐式單軌車輛結構特點所采用的一種快速拆卸轉向架的解決方案。

落架裝置嵌裝于軌道梁內，可作為軌道梁的一部分，不影響車輛沿軌道梁正常行駛，并可輔助完成轉向架的快速拆卸和更換。

如圖3所示，落架裝置由底部框架總成、升降機構總成、軌道接口、車體支撐、控制系統等部分組成。各部分的主要功能如下：

圖3 落架裝置工作原理示意圖

1) 底部框架總成:是落架裝置整體結構的基座，可沿軌道將轉向架橫向移出或移入，并實現轉向架與車體的準確定位。

2) 車體支撐:在轉向架更換作業過程中，用于車體的固定支撐；

3) 軌道接口:落架裝置與軌道梁的銜接裝置，用于保證落架裝置與軌道梁間的穩固銜接；

4) 控制系統:由控制箱和控制手柄組成，通過可編程邏輯控制器(PLC),用程序控制落架裝置完成規定的作業動作[3]。

5) 升降機構總成:整套裝置功能實現的主體部分，采用電機液壓伺服系統，可實現鎖舌、舉升、移入、移出等功能的準確定位[4]。其主要由側板總成、四點舉升機構、鎖舌、整體舉升機構、導向輪組成，如圖4所示。

圖4 落架裝置升降機構總成示意圖

圖5 落架裝置側板總成收縮狀態示意圖

落架裝置通過上部的四點舉升機構進行同步舉升，保證在拆卸、安裝過程中轉向架處于水平位置；轉向架拆卸后，升降機構下移，在轉向架與車體重疊位置錯開后，沿軌道橫向從車體下方移出；另外，側板總成具有可伸縮功能，在收縮狀態下，側板與導向輪之間會產生間隙(見圖5)，可釋放導向輪與軌道間的負載壓力，從而實現在不拆卸轉向架的條件下，直接更換導向輪的操作。

4 落架裝置應用分析

4. 1 更換走行輪

更換走行輪的作業流程為：轉向架與車體拆解→四點舉升機構撐起轉向架→安裝車體支撐→轉向架移出→更換輪胎→轉向架移入→轉向架與車體裝配→移走車體支撐。走行輪更換過程的工時測算如表2所示，統計測算的原則和算法同表1。

表2 跨坐式單軌車輛走行輪更換工時測算統計表

4. 2 更換導向輪

更換導向輪的作業流程為：四點舉升機構撐起轉向架→側板總成收縮→更換導向輪→側板裝置復位→四點舉升機構復位。采用與表1、表2相同的計算方法對導向輪更換過程工時進行測算，結果如表3所示。

表3 跨坐式單軌車輛導向輪更換工時測算統計表

4. 3 結果分析

落架裝置可以大大縮短維護周期，更換走行輪節約了65%的工時，更換導向輪則可節約85%的工時。同時，通過落架裝置的運用，避免了車輛拆解范圍的擴大，避免了拆解所引起的不必要的物料損耗，簡化了作業流程，有效節約了運用維護成本，顯著提高了轉向架維護的工作效率，從而進一步提高了跨坐式單軌車輛的可維護性。

5 結語

落架裝置采用電氣自動控制系統，整體結構緊湊，占用空間小，與軌道梁間設置有安全閉鎖裝置。整體結構采用了1.5倍的安全設計余量，有效保證了使用過程中的安全性。

落架裝置操作簡單，降低了作業人員的操作難度，進一步提高了跨坐式單軌車輛的可維護性。落架裝置可根據使用需要進行組合設置，以滿足單車或整列車同時進行維護作業的需要。

落架裝置的使用，對跨坐式單軌車輛的定期維護和推廣提供了有效保障，并會伴隨單軌車輛的推廣得以更廣泛的使用。