城軌車輛車鉤高度調(diào)整研究

劉和平　丁寶英

[摘 要] 文章系統(tǒng)闡述了城軌車輛車鉤高度尺寸的重要性和調(diào)整的基本方法，通過新加坡城軌車輛車鉤高度尺寸超差的原因分析及解決方法，歸納出城軌車輛車鉤高度調(diào)整的基本方法和預(yù)防措施，對(duì)車輛制造商和地鐵運(yùn)營公司具有現(xiàn)實(shí)意義。

[關(guān)鍵詞] 城軌車輛；車鉤高度調(diào)整；原因分析；基本方法；預(yù)防措施

[作者簡介] 劉和平，南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司高級(jí)工程師，山東 青島，266111；丁寶英，南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司高級(jí)工程師，山東 青島，266111

[中圖分類號(hào)] U270.34 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1007-7723（2012）11-0028-0005

城軌車輛之間是由密接式自動(dòng)車鉤或半自動(dòng)車鉤連接的，車鉤具有連接、牽引及緩沖的作用。城軌車輛運(yùn)行中，當(dāng)相互連接的兩車鉤高度差超過允許范圍時(shí)，會(huì)影響列車的可靠性、平穩(wěn)性、舒適性，甚至危及車輛的運(yùn)行安全。所以，在車輛制造和運(yùn)用檢修時(shí)必須對(duì)車鉤高度進(jìn)行調(diào)整，滿足制造技術(shù)條件和檢修技術(shù)條件的要求，達(dá)到車輛安全運(yùn)行的目的。

車輛車鉤高度是指車鉤水平中心線距離軌道上平面的距離，其高度尺寸由以下幾方面尺寸或因素構(gòu)成：車輪直徑、轉(zhuǎn)向架四角高差、一二系懸掛裝置調(diào)整墊厚度、車鉤安裝面垂直度、車體枕梁外撓度、車鉤本身尺寸。在車輛設(shè)計(jì)時(shí)，車輪直徑、車體枕梁外撓度、轉(zhuǎn)向架四角高差及一二系懸掛裝置等垂直尺寸鏈均有設(shè)計(jì)計(jì)算；車輛制造時(shí)，需嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求的尺寸公差進(jìn)行加工制造。車輛落成時(shí)，主要通過車輛二系懸掛（空氣彈簧）調(diào)整墊、車鉤本身調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行車鉤高度尺寸的調(diào)整來滿足車鉤高度的技術(shù)要求。如果滿足不了公差要求，就要進(jìn)行整個(gè)垂直尺寸鏈的檢測，查找問題的根源，就會(huì)造成車輛抬車落轉(zhuǎn)向架、尺寸檢測、故障處理等重大返工，影響到車輛生產(chǎn)進(jìn)度、交期，增加了制造成本。

本文通過新加坡城軌車輛車鉤高度調(diào)整的實(shí)踐，總結(jié)歸納出一種簡單有效的車鉤高度調(diào)整方法，可以有效地預(yù)防和解決車鉤高度超差問題。

一、問題的提出

1. 新加坡城軌車輛為A型車輛、6輛編組，由兩個(gè)電動(dòng)車組單元（EMUs）組成，每個(gè)電動(dòng)車組單元由兩輛動(dòng)車和一輛拖車組成。編組形式為：+DT-M1-M2 + M2-M1-DT+

其中：+——全自動(dòng)車鉤；

-——半永久牽引桿（帶電鉤）。

DT車一位端車鉤為全自動(dòng)車鉤，二位端車鉤為半永久牽引桿。

全自動(dòng)車鉤在緊急救援、列車連掛和牽引車輛時(shí)使用。具有以下特性：

（1）自動(dòng)機(jī)械、氣路、電路連掛；

（2）可在司機(jī)室內(nèi)操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解鉤，亦可以通過在軌道側(cè)手動(dòng)解鉤；

（3）設(shè)置氣液緩沖裝置，滿足列車連掛、碰撞時(shí)能量吸收的需要，確保車鉤水平、垂直和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

（4）隨著機(jī)械連掛的同時(shí)，空氣管路也自動(dòng)連接起來；

（5）當(dāng)車鉤未連掛時(shí)，對(duì)中裝置將使車鉤保持在縱向中心位置。

新加坡城軌車輛落成后車鉤高度尺寸技術(shù)要求為770+10-15mm，如果車鉤高度尺寸超差，將嚴(yán)重影響車鉤上述功能的實(shí)現(xiàn)，甚至危及城軌車輛運(yùn)行安全，是車輛制造商和地鐵運(yùn)營公司重點(diǎn)控制的質(zhì)量項(xiàng)點(diǎn)。

2. 新加坡城軌車輛DT2車在國內(nèi)某公司生產(chǎn)時(shí)，整車落成后檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：一位端車鉤高度尺寸超差，實(shí)測為745mm，超差10mm（低）。車鉤高度尺寸測量位置如圖1：

二、問題查找

將該車輛推入標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量軌道，根據(jù)圖2所示位置圖，對(duì)車輛落成后車體、轉(zhuǎn)向架、落車數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)如下：

1. 車體撓度相關(guān)尺寸測量

由于車輛落成后車體鋼結(jié)構(gòu)撓度無法測量，通過測量車體鋼結(jié)構(gòu)外在尺寸特征進(jìn)行車體撓度的描述，通過測量表1中相關(guān)尺寸，分析對(duì)比如下：

枕梁中心處距軌面的距離：（2位端-1位端）max= B4-A1=862-851=11 mm

邊梁端部距軌面的距離：（2位端-1位端）max= 4處-2處/ 2處-1處=854-835=19 mm

根據(jù)車輛車體制造技術(shù)條件，車體枕梁內(nèi)撓度技術(shù)要求為14～17mm，枕梁外撓度無技術(shù)要求。經(jīng)查閱該車輛工序質(zhì)量確認(rèn)表，枕內(nèi)撓度記錄為16mm，與上述所測“枕梁中心處距軌面的距離”外在特征描述趨勢相符。車體鋼結(jié)構(gòu)枕梁內(nèi)撓度滿足技術(shù)要求，但撓度值在技術(shù)要求范圍的偏上限。

2. 轉(zhuǎn)向架及整車落成相關(guān)尺寸測量（見表2）

轉(zhuǎn)向架總成由日本川崎公司供貨，調(diào)閱一位轉(zhuǎn)向架（編號(hào)110253）、二位轉(zhuǎn)向架（編號(hào)110252）質(zhì)量記錄，發(fā)現(xiàn)只有產(chǎn)品合格證，無具體轉(zhuǎn)向架落成工序質(zhì)量記錄。

通過以上測量，得出結(jié)論如下：

（1）車輪直徑尺寸合格。

（2）一位端車鉤高度超差10mm（低）。

（3）1位角軸箱簧吊座與吊架間間隙超差1mm。

（4）枕梁下平面距軌面的距離一位端比二位端低7～8mm。

（5）車體四角高一位端比二位端低19mm，即車輛前后（縱向）傾斜，前低后高。

（6）空簧高度測量基準(zhǔn)點(diǎn)距離軌面高度：一位轉(zhuǎn)向架比二位轉(zhuǎn)向架低3～4mm。

（7）牽引梁下平面距軌面的距離：一位端比二位端低12mm。

三、原因分析

車輛落成后車鉤高度尺寸超差的原因比較復(fù)雜，主要原因有：車輪直徑、車體撓度、轉(zhuǎn)向架落成尺寸、車鉤安裝面的垂直度、車鉤本身的尺寸等。

1. 車輪直徑。經(jīng)測量車輪直徑尺寸合格（見表2）。

2. 車體撓度。車體鋼結(jié)構(gòu)枕梁內(nèi)撓度合格，但枕梁外撓度技術(shù)條件無要求，為設(shè)計(jì)缺陷，需要加入枕梁外撓度要求。

3. 轉(zhuǎn)向架落成尺寸。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架四角高尺寸是影響車鉤高度公差的重要尺寸鏈之一，本車轉(zhuǎn)向架為外購配件，不能提供轉(zhuǎn)向架落成質(zhì)量記錄，為供方缺陷，需要加入該項(xiàng)要求。

4. 車鉤安裝面的垂直度。車鉤安裝座安裝時(shí)使用工裝，保證了車鉤安裝面垂直度不大于1 mm的要求。

5. 車鉤本身的尺寸。DT2車一位端為全自動(dòng)車鉤，經(jīng)查驗(yàn)車鉤的技術(shù)參數(shù)及供貨質(zhì)量記錄，發(fā)現(xiàn)車鉤本身尺寸超差的質(zhì)量問題。

6. 車體撓度。新加坡DT2車整車落成后，車體（枕內(nèi)/外）撓度因枕梁下平面不在同一平面內(nèi)，無法直接測量。采用在一位端和二位端（邊梁處）拉一條線繩的測量方法，并繪制了撓度曲線（見圖3），DT車總長23830mm，用拉緊線繩的測量方法，雖然測量數(shù)據(jù)不十分準(zhǔn)確，但曲線形狀和撓度趨勢可供參考。

從圖3可以看出：一位端枕梁外撓度比二位端枕梁外撓度大，通過對(duì)新加坡地鐵第2、7-12列城軌車輛DT1、DT2車整車落成相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，第7-12列存在一位端車鉤比二位端車鉤低的現(xiàn)象：DT1車一位端車鉤比二位端車鉤低1-12mm，DT2車一位端車鉤比二位端車鉤低2-8mm，詳細(xì)數(shù)據(jù)見附表1。

7. 轉(zhuǎn)向架

由于轉(zhuǎn)向架由日本川崎整體供貨，除合格證外沒有任何檢測記錄，無法分析轉(zhuǎn)向架是否存在問題，決定更換該車轉(zhuǎn)向架。更換轉(zhuǎn)向架后，經(jīng)測量一位端車鉤高度尺寸實(shí)測為753mm，超差2mm（低）。

原轉(zhuǎn)向架和新轉(zhuǎn)向架落車后相關(guān)尺寸對(duì)比見表3。

從上表可知，空氣彈簧上平面距軌面的距離：

原轉(zhuǎn)向架：一位架與二位架相比，一位架一位側(cè)低7mm，一位架二位側(cè)低8mm；

新轉(zhuǎn)向架：一位架比二位架相比，一位架一位側(cè)高1mm，一位架二位側(cè)低1mm。

因此，一、二位轉(zhuǎn)向架高度差大（即：空氣彈簧上平面距軌面的距離）也是造成一位端車鉤低的原因之一。

綜合以上幾方面的原因分析，得出結(jié)論：車體枕外撓度大、一/二轉(zhuǎn)向架高度差大，組裝累積誤差是造成新加坡城軌車輛DT2車一位端車鉤高度尺寸超差的直接原因。

四、解決措施

1. 現(xiàn)車處理措施

（1）更換轉(zhuǎn)向架。

（2）落車時(shí)，調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)桿、滿足尺寸 [（260+t）±3、t=0 t：空氣彈簧用墊片]來調(diào)整空簧高度，進(jìn)行整車落成、調(diào)整，技術(shù)、質(zhì)量部門進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)要求驗(yàn)證。

（3）調(diào)整車輛落成參數(shù)，直至滿足車鉤高度770+10-15mm的技術(shù)要求。

2. 后續(xù)車處理措施

（1）技術(shù)部門修改車體制造技術(shù)條件，增加車體底架枕梁外部撓度的技術(shù)要求；質(zhì)檢部門做好檢驗(yàn)策劃和記錄工作。

（2）轉(zhuǎn)向架供貨商提供一、二位轉(zhuǎn)向架高度差的控制尺寸和范圍。

（3）工藝部門系統(tǒng)策劃如何實(shí)現(xiàn)車體枕外撓度尺寸的工藝措施，測量及控制轉(zhuǎn)向架四角高，修改車輛落成作業(yè)指導(dǎo)書，配置相應(yīng)的工藝裝備，進(jìn)行工藝驗(yàn)證后下發(fā)正式工藝文件。

（4）制造部門按照新的車體枕外撓度技術(shù)要求、轉(zhuǎn)向架四角高測尺寸要求、落車工藝文件進(jìn)行施工。

五、實(shí)施效果和現(xiàn)實(shí)意義

1. 解決了新加坡城軌車輛DT2車一位端車鉤低的問題。

2. 從設(shè)計(jì)、工藝、制造方面，系統(tǒng)地解決了新加坡地鐵車鉤低的慣性質(zhì)量問題。

3. 通過對(duì)新加坡第18-22列車的工藝驗(yàn)證，上述措施有效、適用。

4. 車輛制造商和地鐵運(yùn)營公司可以通過新加坡城軌車輛車鉤高度的調(diào)整方法，系統(tǒng)修訂或編制技術(shù)文件，保證車輛制造質(zhì)量和檢修質(zhì)量，保證車輛運(yùn)營安全。