地鐵轉(zhuǎn)向架綜合測試技術(shù)

摘 要：隨著地鐵車輛發(fā)展的日趨完善，地鐵轉(zhuǎn)向架的綜合測試已經(jīng)成為擺在我們面前的一項(xiàng)難題，其不僅費(fèi)用昂貴，且使用不便，使地鐵建設(shè)及運(yùn)營成本大大增加，國家財(cái)力難以承受。因此研制地鐵車輛測控系統(tǒng)是我們當(dāng)前必須關(guān)注的重要的任務(wù)，這對降低地鐵建設(shè)的投資成本，實(shí)現(xiàn)中國地鐵的國產(chǎn)化有著積極的意義。

關(guān)鍵詞：地鐵轉(zhuǎn)向架;綜合測試;地鐵建設(shè)

轉(zhuǎn)向架是車輛的走行部分，其懸掛參數(shù)的取值直接關(guān)系到車輛運(yùn)行的安全性及動(dòng)力學(xué)性能。目前軌道車輛多采用二級懸掛的形式，一系懸掛剛度關(guān)系到車輛的運(yùn)行穩(wěn)定性，其剛度過大使車輛的曲線通過性能變差，過小會影響到車輛的直線行駛能力，并引起車輛各部件的運(yùn)動(dòng)干涉，降低車輛的使用壽命;二系懸掛剛度主要影響車輛運(yùn)行平穩(wěn)性及乘坐舒適性，其剛度過大或過小都將影響到車輛行駛舒適性及平穩(wěn)性。本文首先闡述了轉(zhuǎn)向架參數(shù)測試臺的基本結(jié)構(gòu)，并對試驗(yàn)中的轉(zhuǎn)向架進(jìn)行了受力分析，為懸掛參數(shù)的精確測定奠定力學(xué)基礎(chǔ);以某型車獨(dú)立轉(zhuǎn)向架為例，在半車質(zhì)量模擬狀態(tài)下完成轉(zhuǎn)向架軸箱垂向定位剛度的測試，繪制懸掛垂向剛度的特性曲線，同時(shí)得到各軸箱懸掛的垂向剛度值。

1.測試內(nèi)容的設(shè)計(jì)

正常運(yùn)行4動(dòng)2拖編組;測試車輛：選取地鐵車輛50車和60車;線路條件：沈陽地鐵1號線單邊45 km，共30個(gè)站;正常載客運(yùn)行載荷工況并且所有空氣彈簧處于充氣狀態(tài)，試驗(yàn)過程涵蓋至少一個(gè)早或晚高峰。本次測試是在列車正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)測列車轉(zhuǎn)向架相關(guān)部位的動(dòng)應(yīng)力、加速度、位移及對應(yīng)的車體動(dòng)載荷等。對應(yīng)力及應(yīng)力梯度較大的動(dòng)應(yīng)力測點(diǎn)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后給出關(guān)鍵危險(xiǎn)測點(diǎn)的應(yīng)變或應(yīng)力譜，進(jìn)行疲勞可靠性評估。對于加速度測點(diǎn)，給出加速度最大值、最大推斷值、均方根值、峰谷值、方差，為分析轉(zhuǎn)向架相應(yīng)部位的振動(dòng)特性提供依據(jù)。對于位移測點(diǎn)，給出位移最大值、最大推斷值、均方根值、峰谷值、方差，為分析轉(zhuǎn)向架相應(yīng)部位的振動(dòng)特性和相對運(yùn)動(dòng)提供依據(jù)。

2.轉(zhuǎn)向架測試受力分析

轉(zhuǎn)向架懸掛參數(shù)室內(nèi)臺架測試的準(zhǔn)確性尤為重要，為能夠真實(shí)模擬轉(zhuǎn)向架線路運(yùn)行的工況，再現(xiàn)車輛運(yùn)動(dòng)的載荷狀態(tài)，本文建立的測試模型中轉(zhuǎn)向架構(gòu)架處于自由狀態(tài)，摒棄以往將構(gòu)架固定分別單獨(dú)測試一系、二系懸掛剛度的方式，此類方式將車輛運(yùn)行過程中阻尼、懸掛間隙等因素考慮在內(nèi)，從而得到懸掛參數(shù)整體的精確信息.在此基礎(chǔ)上建立了轉(zhuǎn)向架測試狀態(tài)的力學(xué)平橫

方程。

3.數(shù)據(jù)的測試分析

3.1加速度測試

加速度實(shí)測45個(gè)通道試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù) TB/T2360-93 《鐵道機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)鑒定方法及評定標(biāo)準(zhǔn)》和GB5599-85《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》對加速度試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。按6 s為一個(gè)分段，分別計(jì)算了每個(gè)通道每段中的平均值、峰值和谷值。對所有數(shù)據(jù)均采用高通濾波以消除曲線信號、零漂和趨勢項(xiàng)的影響，并采用帶阻濾波消除50 Hz工頻干擾。統(tǒng)計(jì)每列車正常載客運(yùn)行的高峰往返運(yùn)行的加速度測試結(jié)果表明：株機(jī)列車轉(zhuǎn)向架車輪鏇修前：最大值51.16 g，測點(diǎn)106，一位右側(cè)軸箱垂向;株機(jī)列車轉(zhuǎn)向架車輪鏇修后：最大值48.55g，測點(diǎn)106，一位右側(cè)軸箱垂向;龐巴迪轉(zhuǎn)向架車輪鏇修后：最大值51.58 g，測點(diǎn)106，一位右側(cè)軸箱垂向。

3.2位移測試

懸掛系統(tǒng)位移實(shí)測14個(gè)通道試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)TB/T 2360-93 《鐵道機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)鑒定方法及評定標(biāo)準(zhǔn)》和GB5599-1985 《鐵道車輛動(dòng)力學(xué)性能評定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范》對位移試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。按6 s為一個(gè)分段，分別計(jì)算每個(gè)通道每段中的平均值、峰值和谷值。對所有數(shù)據(jù)均采用高通濾波以消除曲線信號、零漂和趨勢項(xiàng)的影響，并采用帶阻濾波消除50 Hz工頻干擾。

3.3動(dòng)應(yīng)力測試

最大主應(yīng)力測試結(jié)果，通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和計(jì)算，取得各測點(diǎn)的一對最大應(yīng)力和最小應(yīng)力值，由此得出其最大動(dòng)應(yīng)力范圍和應(yīng)力均值。株機(jī)車鏇修前，電機(jī)懸掛座，最大主應(yīng)力為76.331 MPa，出現(xiàn)在二位電機(jī)懸掛座上蓋板上表面右后方的302A 測點(diǎn);齒輪箱支座，最大主應(yīng)力為52.441 MPa，出現(xiàn)在二位齒輪箱支座下蓋板圓弧過渡中部右后方的309A 測點(diǎn);ATC 支架，最大主應(yīng)力為6.484 MPa，出現(xiàn)在ATC支架左下側(cè)318 測點(diǎn);ATC支座，最大主應(yīng)力10.595 MPa，出現(xiàn)在ATC支座右上側(cè)321A 測點(diǎn)。株機(jī)車鏇修后，電機(jī)懸掛座，最大主應(yīng)力為57.356 MPa，出現(xiàn)在二位電機(jī)懸掛座上蓋板上表面右后方的302A測點(diǎn);齒輪箱支座，最大主應(yīng)力55.612 MPa，出現(xiàn)在二位齒輪箱支座下蓋板圓弧過渡中部右后方的309A 測點(diǎn);ATC支架，最大主應(yīng)力為0.601MPa，出現(xiàn)在ATC 支架右下側(cè)318A 測點(diǎn);ATC支座，最大主應(yīng)力為46.369 MPa，出現(xiàn)在ATC支座左上側(cè)的319 測點(diǎn)。長客龐巴迪車，電機(jī)懸掛座，最大主應(yīng)力為92.462 MPa，出現(xiàn)在二位電機(jī)懸掛座上蓋板上表面左前方的303A 測點(diǎn);齒輪箱支座，最大主應(yīng)力為84.761 MPa，出現(xiàn)在一位齒輪箱支座體（鑄件）內(nèi)側(cè)左前方的310測點(diǎn);ATC支架，最大主應(yīng)力為2.147 MPa，出現(xiàn)在ATC支架右上側(cè) 314A 測點(diǎn);ATC 支座，最大主應(yīng)力為92.438MPa，出現(xiàn)在ATC支座右上側(cè)320A測點(diǎn)。

4.結(jié)束語

從 GOODMAN 圖的評判結(jié)果來看，所有測點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度均滿足要求。由于本次測試數(shù)據(jù)較少，因此數(shù)據(jù)量無法完成所有測點(diǎn)的疲勞壽命評估。綜合分析位移測試數(shù)據(jù)顯示：所有測點(diǎn)的位移量均在合理范圍內(nèi)。綜合分析加速度測試數(shù)據(jù)顯示：株機(jī)列車轉(zhuǎn)向架在鏇修前的振動(dòng)比鏇修后大。通過鏇修后的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)：株機(jī)列車轉(zhuǎn)向架部分測點(diǎn)測試結(jié)果較長客龐巴迪轉(zhuǎn)向架測試結(jié)果稍微偏大，同時(shí)長客龐巴迪轉(zhuǎn)向架的另外一部分測點(diǎn)測試結(jié)果較株機(jī)列車轉(zhuǎn)向架測試結(jié)果稍微偏大，其余測點(diǎn)的測試結(jié)果較接近。沈陽地鐵1號線現(xiàn)有運(yùn)營車輛在構(gòu)架主結(jié)構(gòu)上、齒輪箱吊桿部位、齒輪箱箱體及其鑄造的支座體上最大主應(yīng)力均未超過運(yùn)行條件下相應(yīng)材料的許用應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)，且有足夠的安全裕量。

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