鐵道車輛檢修時構架尺寸檢測的工藝設計

孫豐暉

摘 要：文章以CRH380A及典型國內B型地鐵為例，介紹了轉向架構架高級別檢修時的尺寸檢測工藝要求，重點闡述了檢測設備的選型、檢測方案的制定等內容。結合實際操作過程，詳細討論了檢測過程中的重要影響因素，有效保證了檢測結果的準確性和穩定性。

關鍵詞：構架檢修;尺寸檢測;三坐標

中圖分類號：U279 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）09-0014-02

隨著國內高速鐵路及城市軌道的快速發展，動車組及地鐵車輛的檢修需求隨之增大。轉向架構架作為車輛的核心部件之一，為保證車輛的安全運行及掌握構架變形規律，一般高級別檢修（如動車組五級修、地鐵車輛架大修等）都要求對其關鍵尺寸進行檢測（主要是承受重載部位，如橫梁間距、側梁間距、制動吊座間距等）。CRH380A及某B型地鐵的轉向架構架檢修尺寸檢測要求如圖1所示。

1 檢測方案

1.1 檢測設備確定

根據構架尺寸檢測的測量范圍、精度要求（通常測量設備的最大允許誤差應滿足被測特種公差的1＼3～1＼10），檢測設備選擇如下：

采用接觸式的固定三坐標測量設備（如橋式三坐標測量機），具有測量范圍大、精度高、自動化程度高等優勢，但具有對環境要求高、占地面積大、整備周期長（如同溫時間）、投資較大等問題;適用于精度要求高、檢測項點多的情況，如新制構架的尺寸檢測等[1]。

采用便攜式關節臂測量設備，具有占地面積小、操作靈活簡便、環境要求小、投資少等特點;適用于檢修時的構架檢測;設備要求測量范圍：≥φ3500mm，單點重復精度：≤0.06mm，空間長度示值誤差：≤±0.08mm。

1.2 檢測流程

1.2.1 分析檢測項點

主要分析無法直接檢測項點（如孔距、基于到車軸中心的距離等）的計算方法。借助第三個測量點，通過間接換算獲得目標值;此類方法注意第三個測量點的穩定性，表面狀態不良及容易變形的盡量不要選擇。如檢測孔距，檢測圓孔內表面，形成圓形投影，計算圓心間距即可;基于到車軸中心的距離，由于車軸中心無法找到，可通過第三個基準面轉化需求尺寸。

1.2.2 選擇基準面

基準面一般選擇大范圍內的精加工基準塊（如側梁端部基準塊）表面（如設計、新造加工基準面），重點考慮塑性變形較小、剛性較好的基準面，盡量避免使用通過測量特征狀態的特征面和局部圓弧面。

1.2.3 制定檢測流程

按照檢測需求，建立坐標系（一般選用空間笛卡爾直角坐標系），確定測量點位，編制檢測流程，并保證點位周邊有足夠的檢測空間，確認需拆除部件;檢測數據均為二維平面尺寸，但是測量設備檢測的是三維空間尺寸，這就需選擇基準面，利用投影轉化尺寸[2]。

1.2.4 整備

根據需要拆除零部件，測量點周邊區域（約10mm）需脫漆處理，漏出金屬面，保證測量點的表面平整。

1.2.5 檢測過程

按照檢測流程提示進行點位的測量，對于出現異常的數據需重新復測。檢測過后及時核對檢測報告，最后進行油漆恢復及零部件安裝。

2 檢測影響因素

2.1 安裝平臺要求

便攜式三坐標一般需固定在三腳架、真空吸盤、磁力吸盤等專用底座上，嚴禁將設備放置在容易變形的平臺（如木質、薄鋼板等）上。同時，應避免周圍區域振動過大，要求被測構架需放置牢固，不能出現晃動情況。

2.2 人員要求

由于便攜式關節臂三坐標是靠人工尋找確認點位，同時探針及被測表面粗糙度等因素，設備點位感應力對測量結果有一定影響，不同人員手感存在差異。因此，最好固化相關操作人員，減少人員導致的檢測差異。

2.3 幾何特征的選取

三坐標按照“預先編制檢測方案—收集點位數據—建立檢測模型”方式獲得預期檢測結果，因此點位選取十分重要，采點基本要求如下：

采點分割區域通常應均布在采集區域表面;采點具體位置不能規律分布，避免機械加工中存在的系統或周期誤差，如一條周期性變形的直線等。

2.4 溫度要求

雖然檢測設備內置了溫度檢測及補償程序，但是周圍溫度變化過快會影響檢測結果。一般要求，5min內溫度變化不大于5℃，工作環境溫度滿足10℃～40℃要求。

2.5 探針的校準及補償

探針拆裝、環境溫度變化較大、長時間未使用時，都應該進行校準，校準時應符合環境要求（一般要求20±0.5℃，被校儀器的同溫時間不小于4h，開機預熱時間不小于0.5h），進行單點重復精度及空間長度示值誤差的雙重校準，具體可參照《JJF1408 關節臂式坐標測量機校準規范》執行。另外，設備檢測輸出為探針中心的坐標值，為輸出測量點的實際坐標值，需在探針中心的坐標值上增加偏移量。在特征測量采點結束后，以補償線為界限，向上（或線內）移動探針進行確認，則向線的下方（或線外）增加一個偏移量進行探針補償，球形探針補償原理如圖2所示。

2.6 螺紋孔的檢測

考慮到螺紋孔檢測一般都是為了獲得孔中心位置，因此探針直徑最好小于等于螺距，采點時需保證探針放置在兩螺牙中間位置，多次采點即可得到圓形，進而確定中心點位;但是一般球形探針的最小規格直徑約1mm，無法按照上述要求檢測小直徑的螺紋孔（小于M8螺紋孔），所以需選用圓柱形探針檢測螺紋孔，螺紋孔的檢測如圖3所示。

2.7 其余注意事項

參考新造檢測方案（重點是基準面選取，輔助測量點選擇等），結合便攜式關節臂三坐標的特點制定方案。這樣，對檢測結果的一致性更好;檢測過程中盡量避免構架移動位置，否則應重新選擇檢測基準面;設備開機預熱時間不少于30min。

3 結語

轉向架構架的全壽命尺寸檢測對于了解構架的變形規律，掌握構架失效形式具有重要作用。因此，構架檢修時應嚴格按照檢修規程要求進行尺寸檢測，盡量消除因操作不當、設備不良等原因導致的測量誤差，文章對提高構架尺寸檢測的準確性及一致性具有較高指導意義。

參考文獻

[1] 孫睿.地鐵車輛架修轉向架檢修布局及工藝探討[J].現代城市軌道交通，2018（2）：23.

[2] 趙傳迅.動車組故障檢修數據處理技術研究與應用[J].內燃機與配件，2019（17）：177-178.