聶顯鵬

(中車長春軌道客車股份有限公司 吉林 長春 130062)

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地鐵車輛轉(zhuǎn)向架靜態(tài)輪重減載試驗(yàn)研究

聶顯鵬

(中車長春軌道客車股份有限公司 吉林 長春 130062)

對地鐵轉(zhuǎn)向架輪重減載率進(jìn)行了介紹，并對測量靜態(tài)輪重減載率的2種試驗(yàn)方法進(jìn)行分析，闡述了均衡試驗(yàn)與輪重減載試驗(yàn)的理論依據(jù)、試驗(yàn)方法及評定標(biāo)準(zhǔn)，并針對后續(xù)新造車輛的靜態(tài)試驗(yàn)提出新的建議。關(guān)鍵詞：地鐵；轉(zhuǎn)向架；輪重減載率；均衡試驗(yàn)；輪重減載試驗(yàn)

輪重減載率作為評價(jià)車輛安全性能的重要指標(biāo)之一，直接影響到車輛的運(yùn)行安全，從其狀態(tài)上可以分為動態(tài)減載率和靜態(tài)減載率2種，其中動態(tài)值可以通過線路測試獲得，而靜態(tài)值則可以通過模擬軌道扭曲，在靜態(tài)條件下獲得[1]。

1 靜態(tài)輪重減載率試驗(yàn)

國內(nèi)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的地鐵轉(zhuǎn)向架在組裝完成之后，一般要進(jìn)行2個(gè)試驗(yàn)，一個(gè)是轉(zhuǎn)向架均衡試驗(yàn)，另一個(gè)則是輪重減載試驗(yàn)。這2個(gè)試驗(yàn)都是以輪重減載率作為評定標(biāo)準(zhǔn)，目的都是為了驗(yàn)證新設(shè)計(jì)車輛通過扭曲軌道的能力。

1.1 轉(zhuǎn)向架均衡試驗(yàn)

1.1.1 試驗(yàn)方案

均衡試驗(yàn)來源于我國早期的進(jìn)口轉(zhuǎn)向架, 一般規(guī)定從歐洲進(jìn)口的轉(zhuǎn)向架必須進(jìn)行2個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)a:抬高轉(zhuǎn)向架的1個(gè)輪子使其高出軌面63.5 mm，轉(zhuǎn)向架中其他輪子不能與鋼軌脫離；試驗(yàn)b：抬高轉(zhuǎn)向架的1個(gè)輪子，使其高出軌面50 mm，其他任何輪子的輪重減載率不得超過60%[2]。通常情況下，試驗(yàn)在整車落成后進(jìn)行。

1.1.2 試驗(yàn)記錄

該試驗(yàn)在車輛稱重臺，AW0工況下進(jìn)行[3]。在一位轉(zhuǎn)向架的一位軸端軸箱下方墊上墊塊，用千斤頂支起軸箱，測量車輪距離鋼軌的高度，高度每提高10 mm，記錄該轉(zhuǎn)向架其他3個(gè)輪子的輪重值，直至63.5 mm，開始卸載，每降低10 mm，記錄其他3個(gè)輪子的輪重值，直至卸載零點(diǎn)。為了保證數(shù)值的準(zhǔn)確，重復(fù)3次試驗(yàn)。表1及圖1為某車輛轉(zhuǎn)向架均衡試驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄。

表1 均衡試驗(yàn)記錄

1.2 輪重減載試驗(yàn)

1.2.1 試驗(yàn)方法及評定標(biāo)準(zhǔn)

輪重減載試驗(yàn)來源于EN 14363標(biāo)準(zhǔn)，其中規(guī)定對于車輛任何車輪的最大減載(ΔQp/Qp)不應(yīng)超過同軸2個(gè)車輪名義靜載平均值的60%，轉(zhuǎn)向架與車體扭曲量的疊加如圖2所示。

圖1 輪重變化趨勢圖

1—垂向偏移；2—轉(zhuǎn)向架扭曲；3—車體扭曲；a—車輛定距；b—固定軸距。圖2 轉(zhuǎn)向架扭曲量與車體扭曲量的疊加圖

抬高車輛一側(cè)的車輪，模擬曲線扭曲的情況，車輪的抬升量根據(jù)轉(zhuǎn)向架的扭曲和車體的扭曲兩部分計(jì)算：

(1)轉(zhuǎn)向架扭曲量

(2)車體扭曲量

g*lim=7 當(dāng)2a≤4 m時(shí)；

g*lim=3 當(dāng)20 m<2a≤30 m時(shí)；

g*lim=90/2a當(dāng)2a>30 m時(shí)；

(3)抬升高度

車軸4的抬升量L4=0

其中：L—車軸抬升量，mm；其他變量同上。

表2 A型車與B型車的相關(guān)技術(shù)參數(shù) /mm

表3 對應(yīng)不同車型參數(shù)的軸端提升量 /mm

1.2.2 試驗(yàn)記錄

由于在實(shí)際操作過程中，將車輪降低到鋼軌標(biāo)高以下通常是不切實(shí)際的，因此，一般情況下是將靜止車輛的車輪升高到等效的高度進(jìn)行輪重減載試驗(yàn)，表4為某地鐵車輛輪重減載試驗(yàn)的試驗(yàn)記錄。通過對比減載車輪的輪重(見表5)，可以驗(yàn)證車輛的輪重減載率是否滿足要求。

表4 車輛初始狀態(tài)輪重 /kg

注：Q0.AB表示初始狀態(tài)輪重，A表示軸號，B表示車輛的一位側(cè)或二位側(cè)。

表5 試驗(yàn)輪重 /kg

注：QAB表示試驗(yàn)輪重，A表示軸號，B表示車輛的一位側(cè)或二位側(cè)。

任何車輪的最大減載(ΔQp/Qp)不應(yīng)超過同軸2個(gè)車輪名義靜載平均值的60%。將名義軸重定義為車輛停在直線水平軌道上時(shí)單個(gè)車輪的荷載，輪重減載按照下面的公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：Qp—平均輪重；Q—車輪提升后的輪重。

2 2種試驗(yàn)方法的對比

總結(jié)上述分析，轉(zhuǎn)向架均衡試驗(yàn)及輪重減載試驗(yàn)的原理及試驗(yàn)方法對比具體如表6所示，2種試驗(yàn)存在一定的相似性，并且輪重減載試驗(yàn)完全可以涵蓋均衡試驗(yàn)的測試要求，其模擬的工況更接近車輛運(yùn)行的實(shí)際工況。

表6 2種試驗(yàn)方法對比

3 結(jié)束語

通過以上的對比、分析，靜態(tài)輪重減載率作為能夠反映車輛設(shè)計(jì)參數(shù)對扭曲線路適應(yīng)性的重要指標(biāo)，在設(shè)計(jì)、制造過程中必須進(jìn)行驗(yàn)證，并建議如下：

(1)對靜態(tài)輪重減載率的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，同時(shí)取消轉(zhuǎn)向架均衡試驗(yàn)；

(2)將輪重減載試驗(yàn)作為測量靜態(tài)輪重減載率的唯一標(biāo)準(zhǔn)；

(3)鑒于目前國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)及文獻(xiàn)中對于線路(軌道)的扭曲值沒有明確規(guī)定，因此，建議車輪的提升量按照EN 14363標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定執(zhí)行。

[1] 嚴(yán)雋耄.車輛工程[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

[2] 張 洪，楊國楨.關(guān)于客車轉(zhuǎn)向架的脫軌和輪重減載問題[J].鐵道車輛,2005，43(6)：10-16.

[3] 高純友.關(guān)于城軌車輛均衡試驗(yàn)的探討[J].鐵道車輛，2005，43(8)：18-21.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)06-0023-02

2016-05-27

聶顯鵬(1981-)，男，碩士研究生學(xué)歷，高級工程師，從事轉(zhuǎn)向架相關(guān)設(shè)計(jì)與研究工作。

U270.33

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