邢紹慶

（中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司,遼寧 大連 116022）

城軌車輛輪對跑合試驗臺概述

邢紹慶

（中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司,遼寧 大連 116022）

介紹了城軌車輛輪對跑合試驗臺的項目來源、結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)及創(chuàng)新點和應(yīng)用前景。

項目來源；結(jié)構(gòu) 技術(shù)參數(shù)；創(chuàng)新點；應(yīng)用前景

1 前言

2012年5月29日中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司同中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司電機(jī)電器廠簽定計劃合同（合同編號12MM6201008B）“城軌車輛軸箱跑合試驗臺”和“城軌車輛齒輪箱跑合試驗臺”，其可統(tǒng)稱為“城軌車輛輪對跑合試驗臺”。城軌車輛輪對跑合試驗臺是模擬輪對運轉(zhuǎn)情況的專用試驗臺，能夠?qū)ρb車前的輕軌、地鐵輪對（有軸箱、無軸箱）進(jìn)行跑合，即在不同轉(zhuǎn)速和不同旋轉(zhuǎn)方向時，通過檢測齒輪箱、齒輪箱輸出軸軸承的溫度變化和振動烈度變化以及齒輪箱油溫的變化來分析判斷齒輪箱各部件的適配狀態(tài)和性能。從而防止因軸承生產(chǎn)及組裝質(zhì)量問題，而引發(fā)的輪對運行早期的熱軸、燃軸事故，進(jìn)一步完善了對軸承生產(chǎn)及組裝質(zhì)量的檢測，對于城軌車輛的安全運行有著重要的意義。

2 結(jié)構(gòu)組成特點

試驗臺由平臺、支架、調(diào)頻電機(jī)和控制系統(tǒng)等組成。控制系統(tǒng)有工控機(jī)、PLC、振動儀表、變頻器等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖2為齒輪箱跑合試驗臺；圖3為軸箱跑合試驗臺；二者在電氣及就監(jiān)控軟件方面的操作上完全一致。圖4為控制柜和變頻柜。圖5為設(shè)備整體樣貌。

圖1 試驗臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 齒輪箱跑合試驗臺

圖3 軸箱跑合試驗臺

圖4 控制柜和變頻柜

圖5 設(shè)備整體樣貌

3 主要技術(shù)特征

（1）城軌車輛輪對跑合試驗臺上位機(jī)軟件HXD3BMonitor.exe，是基于.net平臺開發(fā)的，支持window2000及以上操作系統(tǒng)，需要安裝.net framework 2.0軟件。

（2）動車輪對跑合與拖車輪對跑合采用集中式試驗，試驗臺配有兩個驅(qū)動電機(jī)，一個與輪對驅(qū)動軸聯(lián)軸節(jié)配合，用于驅(qū)動動車輪對，一個通過摩擦輪與車輪輪輞接觸，用于驅(qū)動拖車輪對。

（3）齒輪箱軸箱跑合試驗臺采用彈性直連式傳動（80公里），并配備80-160公里的傳動備案，且可在設(shè)定的速度、時間下運轉(zhuǎn)，設(shè)備帶有電阻制動功能。

（4）軸箱跑合試驗臺采用彈性摩擦輪式傳動，并經(jīng)過多次的設(shè)計計算，和現(xiàn)場多次試驗，成功的制作出長效摩擦輪（可運行5-6萬公里）。

（5）采用全電腦式操作臺，配有操作按鈕、儀表和測控計算機(jī)，操作臺設(shè)計符合人體工學(xué)，操作舒適，各項數(shù)據(jù)觀察直觀，采用獨立結(jié)構(gòu)，立式布置，實現(xiàn)了準(zhǔn)確的各種試樣的試驗信號的采集。

（6）安全性能：試驗臺需符合GB/T 18216.1-2000 交流1000V和直流1500V以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全、防護(hù)檢測的試驗、測量或監(jiān)控設(shè)備外殼防護(hù)等級符合GB4208-2008 外殼防護(hù)等級（IP代碼）。

采用磁吸貼片測溫方式，可對輪對滾動軸承及齒輪箱軸承溫升進(jìn)行檢測。設(shè)有超溫報警裝置，當(dāng)檢測溫升超過標(biāo)準(zhǔn)時自動報警，并自動停止磨合。采用數(shù)字直流驅(qū)動電源對車輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并有速度傳感器自動測量輪對轉(zhuǎn)速。

（7）外觀結(jié)構(gòu)美觀：所有金屬表面除裝配面外進(jìn)行表面防護(hù)涂裝處理。柜體及各結(jié)構(gòu)件的外觀，無明顯的凸凹不平或機(jī)械劃傷，無裂紋、毛刺和嚴(yán)重銹蝕等缺陷。

（8）該試驗臺的電氣控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)可靠的西門子可編程序控制器作為整個控制系統(tǒng)的核心，由它來檢測各個操作按鈕、行程開關(guān)的位置，然后根據(jù)所設(shè)定的程序控制各個接觸器的動作，進(jìn)而控制各個電機(jī)的啟停，以實現(xiàn)所規(guī)定的各個試驗動作，操作方式分為手動和自動兩種。

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

（1）獨立的整體試驗臺個體，采用獨立結(jié)構(gòu)，立式布置，割斷外界包括電信號，震動的干擾。實現(xiàn)了準(zhǔn)確的各種試樣的試驗信號的采集。

（2）驅(qū)動采用變頻器與變頻電機(jī)替代裝車的牽引電機(jī)，且配備電阻制動，使啟動、制動平穩(wěn)可靠。

（3）采用成熟的計算機(jī)技術(shù)，對采集的試樣運行試驗信號進(jìn)行實際編制；形成了不可逆的完整的直觀圖表，并最終保存和打印。

（4）（型號DJDQ-006）齒輪箱軸箱跑合試驗臺采用彈性直連式傳動（80公里），并配備80-160公里的傳動備案。

（5）（型號DJDQ-005）軸箱跑合試驗臺采用彈性摩擦輪式傳動，并經(jīng)過多次的設(shè)計計算，和現(xiàn)場多次試驗，成功的制作出“高分子新型長效摩擦輪”（下圖1.6為反復(fù)研制試驗中失效的摩擦輪），可以運行5-6萬公里。調(diào)研長春軌道客車、青島四方車輛、大連華銳重工、及本廠的摩擦輪，運行0.1-0.5萬公里后失效。

5 應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益

5.1 應(yīng)用情況

2012年5月10日,城軌車輛輪對跑合試驗臺在旅順轉(zhuǎn)向架車間竣工。進(jìn)行整備，準(zhǔn)備按照試驗大綱進(jìn)行各項型式試驗。根據(jù)輕軌、地鐵輪對跑合試驗大綱要求，編輯PLC程序?qū)υ囼灁?shù)據(jù)結(jié)果做成測試曲線，并列出重點數(shù)據(jù)。在2012年5月10日—20日，對西安地鐵第五列輪對開始做型式試驗，一直驗證到西安地鐵第十列輪對最終并形成試驗報告，試驗驗證：試驗臺各項指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。

圖1.6 反復(fù)研制試驗中失效的摩擦輪

跑合試驗臺試驗投產(chǎn)以來，從西安一號線第5列開始，到第25列，伊朗地鐵3列，大連202輕軌延伸線10列，3號線增購2列，相繼實現(xiàn)了穩(wěn)定合格的跑合試驗。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

調(diào)研長春軌道客車、青島四方車輛、大連華瑞重工等大都存在各種有待于解決的問題，特別是在拖車輪對跑合的摩擦輪使用時效周期很短，需備用大量的摩擦輪備件（最多50件），加大了投資，因此重新設(shè)計制作新型摩擦輪（正在申請專利中）。

新型摩擦輪只需備件一件，由單件失效周期0.1-0.5萬公里（調(diào)研長客、四方、大重、大連機(jī)車車輛廠的各種跑合試驗臺的使用情況）至4-6萬公里（高分子新型摩擦輪），大量的減少了更換摩擦輪次數(shù)和備件的數(shù)量，節(jié)約了大量的人力、物力、財力，常年使用其經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

6 結(jié)束語

近幾年來，隨著地鐵、輕軌和動車組的發(fā)展，作為轉(zhuǎn)向架的重要部件之一的牽引傳動齒輪箱，其性能的優(yōu)劣直接影響轉(zhuǎn)向架的性能。

而城軌車輛跑合試驗臺是目前技術(shù)水平最高，尤其是新型摩擦輪的研制成功將大大提高企業(yè)機(jī)車的競爭力，確保了城軌車輛行車的安全。

齒輪箱及軸箱作為機(jī)械設(shè)備中一種必不可少的連接和傳遞動力的通用零部件，在金屬切削機(jī)床、航空工業(yè)、電力系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、運輸機(jī)械、冶金等現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。在今天科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時代，機(jī)械裝備向著大型化、自動化和高效率的方向發(fā)展。作為傳遞運動和動力的齒輪裝置幾乎在任何大型設(shè)備中都具有重要的作用。城軌車輛跑合試驗臺的最終目的是準(zhǔn)確檢驗齒輪箱及軸箱制造、安裝的質(zhì)量，完整地體現(xiàn)了實際跑合狀態(tài)，是整車出廠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以，對齒輪箱及軸箱跑合試驗臺的研究無論在經(jīng)濟(jì)上，還是社會效益方面都具有深遠(yuǎn)的意義。