楊小玲 羅娟娟 丁捷

（中車洛陽機車有限公司，河南洛陽 471002）

地鐵鋼軌探傷轉向架設計與研究

楊小玲 羅娟娟 丁捷

（中車洛陽機車有限公司，河南洛陽 471002）

本文重點分析地鐵鋼軌探傷轉向架的主要零部件結構和性能，對構架、車軸、車輪、軸箱體和牽引裝置等重要部件進行結構強度計算分析，對整車進行動力學仿真。此外，還對構架進行靜強度和疲勞強度仿真分析及可靠性試驗，對整車進行動力學試驗。各項結果表明，轉向架均滿足標準要求。

鋼軌探傷；轉向架；地鐵

地鐵鋼軌探傷轉向架是用于探測鋼軌內部各種傷損的專用檢測轉向架，轉向架裝配的軌道探傷檢測設備可對鋼軌的傷損類型、傷損程度進行自動分析，并能夠和歷史數(shù)據(jù)進行對照［1］。地鐵鋼軌探傷轉向架分為動車轉向架和拖車轉向架，兩者的主要區(qū)別是：動車轉向架有牽引傳動裝置，包括齒輪傳動裝置、牽引電動機、聯(lián)軸節(jié)等；拖車轉向架沒有牽引傳動裝置。其他結構類似可以進行互換［2］。本文主要介紹拖車轉向架。

1 轉向架的主要技術參數(shù)

軌距為1 435mm，固定軸距為2 500mm，軸重為11t，最大運行速度為100km/h，車輪滾動圓直徑為840mm，通過最小曲線半徑為100m，車輛限界GB/T146.1-1983。

2 主要部件及系統(tǒng)

2.1 構架組成

構架是轉向架的骨架，通過其將輪對裝配、軸箱裝配、牽引裝置、二系懸掛及基礎制動裝置等組成一個轉向架整體。構架由2根左右對稱的側梁、1根橫梁、2根輔助橫梁組成。整個構架呈“H”型結構（見圖1）。構架采用低合金高強度鋼板焊接而成，具有質量輕、強度大、壽命長的特點。構架側梁和橫梁是接近等強度的箱型梁焊接而成，橫梁上焊有牽引銷座、二系彈簧座。由于構架焊縫質量要求高，按EN15085標準焊接體系進行焊接,焊縫檢驗等級為CT2級。側梁要求上下直線度小于或等于3mm，旁彎小于或等于3mm，故采用機器人焊接及多層焊的焊接工藝來保證焊縫穩(wěn)定的外觀及焊縫內部質量。側梁和橫梁連接處的焊縫是構架的主要焊縫，也是構架重要承載焊縫。對此，要求焊縫100%超聲波探傷及磁粉探傷，其次每層焊縫焊接完成后進行焊縫平整，去除焊渣、氧化皮等雜質，保證焊縫層間的質量。在加工方面，為了保證各安裝配合面的尺寸精度，構架采用整體數(shù)控機械加工工藝，保證轉向架零部件組裝時具有很高的定位精度。

圖1 構架

2.2輪對軸箱裝配

輪對是走行部中直接關系到行車安全的重要部件，承受著巨大的靜載荷和動載荷。因此，要求輪對各部件有足夠強度和良好的狀態(tài)。輪對由車軸和車輪壓裝而成，采用注油壓裝在車軸輪座上，制動盤采用冷壓方式過盈壓裝在車軸盤座上。軸箱主體左右對稱，前后有別結構，后部設有迷宮式防塵結構，頂部為矩形凸臺，凸臺左右平面可用做不落輪璇床的定位面，尺寸緊湊、整體鑄造。軸承型式采用雙列圓柱結構，具有組裝方便、承載負荷大、可靠性強、使用壽命長等優(yōu)點。軸箱端部安裝有防滑裝置、測速裝置、接地裝置和軌道探傷檢測設備（見圖2）。同時，軸箱端蓋的設計滿足不拆除軌道探傷檢測設備的情況下，在軸端部進行超聲波探傷檢查等特點。

圖2 輪對軸箱裝配

2.3 一二系懸掛裝置

軸箱和構架之間安裝有疊層橡膠彈簧，每個軸箱設有2個疊層橡膠彈簧，分別安裝于軸箱兩側。這種結構特點能使軸箱在縱向、橫向和垂直方向實現(xiàn)無間隙、無磨耗的彈性定位，并承受2個方向的載荷。二系懸掛裝置主要包括垂向油壓減振器、橫向油壓減振器、高圓彈簧等。其中，高圓彈簧為應力承載件，使同一轉向架各輪對之間的重量分配適當，輪載荷在各種線路條件下不致相差過大。高圓彈簧兩端均加有橡膠墊，可以增大彈簧軸向和橫向的柔性，從而提高車輛的走行質量。減振器為阻尼部件，主要用來抑制彈簧吸振后反彈時的振蕩以及來自路面的沖擊。橫向減振器以衰減車體的橫向振動，獲得良好的運行性能。垂向減振器用來衰減車體的垂向振動，保證車輛在較高的速度下有良好的運行品質。同時，在構架上設三向止檔，對車體進行橫向、垂向、縱向限位，以保證車輛運行品質及安全性。

2.4 牽引與制動裝置

牽引裝置主要由中心銷、磨耗板、尼龍?zhí)椎攘悴考嫵?，將構架的牽引或制動力傳遞給車體，該裝置結構緊湊、可靠，便于裝拆和維護。磨耗板通過螺栓固定在構架上，其與尼龍?zhí)子?mm間隙，有效地減緩了車輛運行中的縱向振動，提高了車輛運行的安全性?；A制動裝置采用軸裝盤式單元制動，其中部分帶停放制動功能。其代替了閘瓦對車輪踏面的摩擦，增大了摩擦接觸面積，改善了熱負荷傳遞條件，減少了車輪的磨耗，延長了車輪的使用壽命。單元制動缸內設有閘片間隙自動調整器，當制動盤和閘片發(fā)生碰撞，使閘片和制動盤間隙超過某一特定值時，閘片間隙調整器便會自動運作，使其保持在規(guī)程的范圍內。閘片與閘片托之間采用了燕尾槽并設有專門的鎖定機構，便于閘片的安裝和更換，給維保帶來方便。該基礎制動裝置具有恒定的制動力，其熱容量允許其有較高的制動率，可以在更高的速度下制動，獲得較高的減速度，從而縮短了制動距離，保證車輛在最大超標情況下，停放在最大車行道上。同時，在構架外側設置手動緩解裝置，方便緩解，保證車輛運行品質及安全性。

3 計算分析和試驗

3.1 構架靜強度和疲勞強度試驗

西南交通大學牽引動力國家重點實驗室根據(jù)歐洲標準EN13749《鐵道應用-輪對和轉向架規(guī)定-轉向架構架結構要求的方法》和UIC515-4《拖車轉向架-走行部轉向架構架結構強度試驗》規(guī)范對首件構架進行了靜強度和疲勞強度試驗。構架的靜強度試驗分為模擬運用載荷試驗和超常載荷試驗。計算構架靜強度時需計算橫向載荷、垂向載荷，為更全面地分析構架受力工況，還考慮了特殊載荷，如菱形載荷、制動載荷等。在載荷計算完成后，根據(jù)車輛實際的運行狀態(tài)進行載荷組合，模擬車輛真實的運行情況。結果表明，該構架滿足靜強度和疲勞強度標準要求，為車輛的可靠運行提供了保證。

3.2 動力學試驗

鐵路產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心機車車輛檢驗站根據(jù)GB/T5599-1985《鐵道車輛動力學性能評定和試驗鑒定規(guī)范》和GB/T7928-2003《地鐵車輛通用技術條件》進行了最高試驗速度的動力學性能試驗，內容包括地鐵鋼軌探傷車的車輛系統(tǒng)的蛇行運動穩(wěn)定性，曲線通過性能和運行平穩(wěn)性等，對主要懸掛參數(shù)進行了優(yōu)化研究，并對優(yōu)化以后的動力學性能進行了預測。結果表明，地鐵鋼軌探傷車的動力學性能達到TB/T17426-1998《鐵道特種車輛和軌行機械動力學性能評定及試驗方法》的要求，能夠滿足100km/h運行速度的安全要求。

4 結語

目前該轉向架已在鋼軌探傷車上應用，客戶反映使用情況優(yōu)良。轉向架對車輛的運行性能和安全至關重要，對軌道交通系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性有重大影響。因此，對于地鐵鋼軌探傷轉向架，必須重視其優(yōu)良的性能和性能穩(wěn)定性、輕量化、低噪聲、高可靠性、易維保以及特殊的運行環(huán)境等特點。

［1］鄧小軍.北京地鐵轉向架的改進［J］.鐵道車輛，2000 （B12）：63-66.

［2］尚景華.城市輕軌車輛轉向架的探討［J］.鐵道機車車輛，2002（3）：14-16.

Design and Research of Metro Rail Flaw Detection Bogie

Yang XiaolingLuo JuanjuanDing Jie
（Luoyang Zhongche Locomotive Co.,Ltd.，Luoyang Henan 471002）

This paper focuses on the analysis of the structure and performance of the main parts of the rail flaw detection bogie.The structural strength of the frame,axle,wheel,axle box,traction device and other important components were calculated and analyzed.In addition,the static strength and fatigue strength of the frame were simulated and analyzed,and the reliability test was carried out.The results showed that the bogie met the standard requirements.

rail flaw detection；bogie；metro

U270.33

A

1003-5168（2017）04-0143-02

2017-03-16

楊小玲（1980-），女，本科，工程師，研究方向：轉向架設計。