軌道車輛稱重試驗影響因素分析

劉雄，劉坤

（中車長春軌道客車股份有限公司城鐵售后服務部，吉林 長春 130062）

軌道車輛轉向架輪重差、軸重差，影響車輛牽引制動效率與運行安全。為保證試驗的準確性及提高一次通過率，將稱重試驗分為上體四點稱重試驗、轉向架靜壓試驗、整車稱重試驗。車輛落成后滿足車輛各關鍵尺寸要求，同時滿足車輛輪重、軸重差要求。國內外軌道客車整車驗收標準普遍執行IEC61133-2006鐵路應用-鐵道車輛-制造完成后和投入運營前鐵道車輛的測試，或部分項目執行TB/T1740-2015機車車輛重量測定方法。在IEC 61133-1992中明確給出輪重、軸重的偏差允許值，即輪重差不大于4%，動車軸重差不大于2%；IEC 61133-2006標準取消具體參數，應參照項目合同要求執行。目前國內項目技術合同要求輪重差不大于4%，動車軸重差不大于2%，帶司機室拖車軸重差不大于6%～8%。

1 稱重試驗影響因素分析

1．1 轉向架靜壓試驗重量、誤差分析

首列試制過程中，通過上體四點稱重試驗、轉向架靜壓試驗、整車稱重試驗的數據進行系統分析，確定各環節參數的準確性。某A型鋁合金地鐵車輛為例，見表1。拖車理論重量偏差值，需要對轉向架靜壓參數進行調整。按照稱重臺精度為3‰，各種稱重設備重量之差累積不能大于36000x3‰x2≈200kg≈2kN。故表1中的上體差值R1/R2越趨近于0，在整車稱重調整過程中，尺寸、重量調整越有利；端重S1/S2越趨于相等，車輛軸重差越小；整車差值T1/T2越趨近于0，轉向架靜壓試驗越接近車輛載荷，有利于整車稱重試驗。

端重：S1=X1＋Y1＋Z1＋W1；S2=X2＋Y2＋Z2＋W2上體差值：R1=G1－E1－F1；R2=G2－E2－F2

整車差值：T1=A1＋B1＋C1＋D1－S1；T2=A2＋B2＋C2＋D2－S2

首車稱重試驗完成，按照表1的公式計算，修正各階段試驗的數值，提高稱重試驗的準確性。

1．2 整車稱重臺影響分析

（1）稱點精度影響，單個稱臺精度為3‰。按照拖車36000kg計算，平均輪重應為4500kg。單個稱點誤差為：4500×3‰ =13.5kg。

表1 車輛重量數據分析表

（2）各稱點高度影響，稱重臺標準為10m弦在任一點測量高低極差不超過0.8mm，水平誤差不大于0.5mm。對8個稱臺每個稱點測量3點，通過測得數據對稱臺進行調整，如圖1整車稱重臺調整后平度。按照最新稱重臺的標準，水平公差應控制在0.5mm內。0.5mm的公差，對輪重影響約50kg。

圖1 整車稱重臺水平高度測量

稱臺最大累積誤差：（13.5+50）÷4500×100%=1.4%

相對于輪重差不大于2%的標準，稱重臺的精度、8個稱點的整體平面度差值，嚴重影響車輛稱重試驗的準確性。

圖2 車輛往復稱重重量變化分析

（3）車輛往復上下稱時，由于輪軌相對位移，車體相對于轉向架的偏移，稱重臺在車輛移動、停止過程中造成的數據變化。如某項目稱重過程中，重量偏差最大值70kg，占平均輪重的1.2%。圖2所示同一車輛在相同稱點的重量變化，應該對A及B標記的稱點進行校核、調整，確保每次數據的穩定性。

1．3 轉向架一系彈簧影響

車輛轉向架一系彈簧高度變化，對于車輛輪重的直接影響。下圖是某項目批量8輛車出現的一系橡膠彈簧蠕變趨勢，如圖3所示。一系橡膠簧高度1mm的變化，對應車輪載荷變化約100kg，對于整車調整影響大；一系彈簧同步變化，對轉向架的載荷分布沒有影響。稱重試驗應該在一系彈簧充分蠕變后進行。

圖3 轉向架一系橡膠簧蠕變

1．4 轉向架各懸掛系統啟動影響

各車輛制造場地布局的影響，車輛裝配、落車、稱重基本在同一車間或者相鄰的場地。車輛落車后可能存在偏心及各系懸掛間的阻尼現象。可以在進行試驗前應盡快采用一種手段使一系懸掛系統和二系懸掛系統處于啟動狀態（例如，使車輛在水平、高度有不同的鐵道區間上運行）從而降低過大約束力的可能性以及車輛偏心。批量生產的車輛出現偏重等問題，可以利用機車在廠區進行牽引通過S曲線的線路后再進行稱重試驗，可以提高車輛稱重的準確性。

1．5 高度閥不感帶影響

高度閥桿的進排氣閥是當活塞桿移動超過不感帶振幅時才動作，如圖4所示。高度閥不感帶為±1°，影響車輛反復充排風時車輛高度尺寸的同步性。

高度閥桿不感帶：H=110×tan1°≈±1.9mm。

對重量的影響約200kg，占平均輪重200÷4500×100%=4.4%。

因此，車輛高度尺寸調整時，全車高度閥桿都為充風位往回調整到截止位，或者都為排風位調到截止位，即利用相同的不感帶區間。特別是滿足業主要求空氣彈簧在有風、無風狀態下同時滿足輪重、軸重合格的需求。

圖4 高度閥不感帶H

圖5 車輛上體受力簡化模型

1．6 稱重試驗載荷工況影響

按照項目技術合同或者整車驗收標準，對于稱重車在自重、額定載重設計重量、整備設計重量、AW0、AW3等各種工況下，車輛載荷的增加對于整車稱重存在一定的影響。故稱重試驗前一定判斷標準、技術條件對于車輛狀態的規定。

1．7 車輛上體重心是軸重的決定因素

將車輛上體受力模型簡化如圖5，通過計算分析，通過上體一端高度H的變化，對于車輛兩端轉向架載荷的影響分析。

其中：

通過公式，G車輛上體重量24000kg，H變化10mm，車輛定距12600mm的工況下，F1/F2受力變化約2kg。即正常運行條件下的車輛上體兩端高度公差，對兩轉向架的載荷影響，可以忽略。

2 結語

整車稱重試驗產生影響的因素主要為上體一二位端重量差值、轉向架靜壓試驗數據與上體重量偏差、整車稱重臺的精度、整車稱重臺8個稱點水平高度誤差、稱重臺的穩定性、車輛上下稱臺的穩定性控制措施、一系橡膠彈簧蠕變性能穩定性。控制制造過程及測量設備的影響因素，測量車輛準確的重量分布狀態，制定對應合理調整的方法，能顯著提高稱重試驗的通過率。