潘登 陳贊平 劉永強(qiáng) 邱淑娟

摘? ?要：100%低地板有軌電車(chē)車(chē)輛的地板面距離軌面極低，留給車(chē)體底架的空間極為有限，在設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮車(chē)體底架與轉(zhuǎn)向架的干涉情況。文中以干涉風(fēng)險(xiǎn)最大的Mc車(chē)為研究對(duì)象，統(tǒng)計(jì)車(chē)輛運(yùn)行中可能出現(xiàn)的工況，并考慮各種工況下車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用三維模型模擬分析車(chē)體與轉(zhuǎn)向架的干涉情況，驗(yàn)證各部件間的間隙是否滿足設(shè)計(jì)要求，為車(chē)體的設(shè)計(jì)提供了優(yōu)化方向。

關(guān)鍵詞：低地板? 鋁合金? 干涉分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U270.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（c）-0095-02

在車(chē)體設(shè)計(jì)過(guò)程中，與其他部件的干涉情況是車(chē)體設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，其中與轉(zhuǎn)向架的干涉分析最為重要。全鋁合金低地板車(chē)體底架結(jié)構(gòu)由多塊鋁合金型材組焊而成，相對(duì)傳統(tǒng)板梁結(jié)構(gòu)需要更多的空間。因此，需要合理設(shè)計(jì)底架結(jié)構(gòu)，模擬多種工況車(chē)輛運(yùn)行情況，對(duì)車(chē)體上的干涉點(diǎn)進(jìn)行合理優(yōu)化。

1? 底架結(jié)構(gòu)

底架主要由中部結(jié)構(gòu)、底架邊梁、端梁、橫梁、鉸接結(jié)構(gòu)、司機(jī)室地板組成[1]。為了較大程度實(shí)現(xiàn)車(chē)體的輕量化，并滿足車(chē)體強(qiáng)度要求，底架多采用異形斷面型材，組件少、焊縫少、工藝性好，利于提升現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率。

為滿足通過(guò)性和乘客的舒適性，需保證中間過(guò)道寬度和上表面高度。目前低地板Mc車(chē)中間過(guò)道邊梁采用板梁結(jié)構(gòu)，如圖1所示。鋁合金型材為達(dá)到板梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，需采用截面尺寸更大的型腔，相比板梁結(jié)構(gòu)所需空間更大。如圖2所示，牽引座連接處鋁合金型材相比板梁結(jié)構(gòu)高95mm，全鋁合金過(guò)道相比板梁結(jié)構(gòu)過(guò)道橫向空間多40mm，因此與轉(zhuǎn)向架更易發(fā)生干涉。

2? 車(chē)體與轉(zhuǎn)向架干涉分析

車(chē)輛與轉(zhuǎn)向架的相對(duì)位置變化主要受線路條件，轉(zhuǎn)向架的參數(shù)選擇，車(chē)輛載荷的變化三個(gè)因素影響[2]。為便于分析車(chē)輛在不同條件下車(chē)體與轉(zhuǎn)向架的間隙，建立了常見(jiàn)非復(fù)合工況、常見(jiàn)復(fù)合工況、非常見(jiàn)復(fù)合工況三類(lèi)運(yùn)行工況。

2.1 工況來(lái)源

常見(jiàn)非復(fù)合工況分別考慮三種單一工況;常見(jiàn)復(fù)合工況考慮車(chē)輛在正常運(yùn)行過(guò)程中，多種條件組合形成的工況;非常見(jiàn)復(fù)合工況考慮車(chē)輛在正常運(yùn)行中極少發(fā)生但可能存在的、多種條件組合形成的工況。具體工況來(lái)源如表1所示。

2.2 模擬分析與優(yōu)化

按照實(shí)際設(shè)計(jì)對(duì)車(chē)體和轉(zhuǎn)向架進(jìn)行三維繪圖，并進(jìn)行裝配。根據(jù)工況要求對(duì)車(chē)體和轉(zhuǎn)向架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等模擬，并測(cè)量車(chē)體與轉(zhuǎn)向架之間的間隙。在考慮安全余量、車(chē)體誤差和轉(zhuǎn)向架誤差等條件下，發(fā)現(xiàn)部分工況存在干涉風(fēng)險(xiǎn)。

（1）常見(jiàn)復(fù)合工況1條件下側(cè)梁體與加強(qiáng)筋發(fā)生干涉，如圖3所示。該加強(qiáng)筋可分散壓縮工況下列車(chē)行駛方向上的壓縮力，減少中間過(guò)道邊梁與端梁連接處的應(yīng)力大小。對(duì)此種干涉可通過(guò)減小加強(qiáng)筋尺寸，增大弧度解決。

（2）常見(jiàn)復(fù)合工況3條件下橫向管與中間過(guò)道邊梁最小距離存在干涉風(fēng)險(xiǎn)，如圖4所示。該處中間過(guò)道邊梁與牽引座焊接相連，傳遞較大的縱向力，設(shè)計(jì)時(shí)留有一定的焊接空間余量，因此對(duì)于此種干涉可通過(guò)增大該處圓弧半徑解決。

（3）常見(jiàn)復(fù)合工況4條件下轉(zhuǎn)向架構(gòu)架與中間過(guò)道邊梁支撐最小距離存在干涉風(fēng)險(xiǎn)，如圖5所示。該處為中間過(guò)道邊梁自帶的支撐，為中間過(guò)道側(cè)壁提供支撐力，提高底架受力能力?？删植壳邢?0 mm保證足夠安全余量。

如上，對(duì)不同工況下車(chē)體與轉(zhuǎn)向架發(fā)生明顯干涉，須根據(jù)干涉點(diǎn)的強(qiáng)度、疲勞等因素考慮調(diào)整該處車(chē)體結(jié)構(gòu)。對(duì)不同工況下車(chē)體與轉(zhuǎn)向架未發(fā)生明顯干涉，也需考慮車(chē)體與轉(zhuǎn)向架的制造誤差[3]、二系彈簧的彈性間隙、安全間隙，保證車(chē)輛正常行駛的干涉余量，對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部調(diào)整。

3? 結(jié)語(yǔ)

全鋁合金低地板結(jié)構(gòu)所需空間更大，為保證車(chē)體與轉(zhuǎn)向架在車(chē)輛正常行駛時(shí)不發(fā)生干涉，需要在設(shè)計(jì)時(shí)就對(duì)車(chē)體與轉(zhuǎn)向架進(jìn)行干涉分析。本文通過(guò)三維模型模擬多種車(chē)輛運(yùn)行工況，并對(duì)車(chē)體與轉(zhuǎn)向架的最小間隙進(jìn)行了分析，合理調(diào)整車(chē)體結(jié)構(gòu)，降低車(chē)輛試制和試驗(yàn)時(shí)的干涉風(fēng)險(xiǎn)，為該類(lèi)低地板車(chē)體設(shè)計(jì)和干涉分析提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳贊平，劉永強(qiáng)，陳雪艷.五模塊100%低地板有軌電車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2019（4）：5-8.

[2] 謝紅兵.120km/h速度等級(jí)米軌城際動(dòng)車(chē)組車(chē)體與轉(zhuǎn)向架空間匹配研究[J]. 電力機(jī)車(chē)與城軌車(chē)輛，2017（1）：35-38.

[3] 黎少東.基于基準(zhǔn)坐標(biāo)系的動(dòng)車(chē)組車(chē)體裝配誤差優(yōu)化控制研究[D].蘭州交通大學(xué)，2018.