地鐵車輛架車點設置分析報告

張帥

摘 要：城市軌道交通車輛在組裝及日常運用維護、架大修過程中車輛的抬升必不可少，為滿足這一需求需設置固定位置即架車點實現(xiàn)車輛的架車。

關鍵詞：架車點;整車架車;車體架車;救援架車

1 架車點概述

城市軌道交通車輛在組裝及日常運用維護、架大修過程中車輛的抬升必不可少，為滿足這一需求需設置固定位置即架車點實現(xiàn)車輛的架車。

架車點主要包括車體架車點、整車架車點及救援架車點三類。車體架車點可以實現(xiàn)車體的抬升作業(yè)，多用于組裝過程;整車架車點可以實現(xiàn)包含轉(zhuǎn)向架在內(nèi)的車輛整體抬升作業(yè)，多用于運輸、轉(zhuǎn)向架分離過程;救援架車點設置在兩端的車鉤橫梁中央，做復軌用，在車鉤橫梁下方能抬起空載整車的一端。車體的垂向強度應滿足在使用任何一對架車點架車時，不會使車體任何部位發(fā)生屈服變形。

目前國內(nèi)地鐵行業(yè)除地鐵車輛通用技術條件規(guī)定的軌距、輪徑等參數(shù)外缺乏統(tǒng)一的設計標準，不同城市、不同線路、不同制造商的地鐵車輛各不相同，最終導致架車點的位置差異巨大，車體底架共設置8處架車點，均位于底架邊梁下方。其中枕內(nèi)（靠近轉(zhuǎn)向架中心距底架邊梁下方）設置4處為整車架車點可承受AW0狀態(tài)下整車載荷;枕外（遠離轉(zhuǎn)向架中心距底架邊梁下方）設置4處為車體架車點可承受AW0狀態(tài)下除轉(zhuǎn)向架外的車體載荷。

2 架車點的設置原則

2.1 強度要求

架車點設計應符合強度要求。

2.1.1 材料強度

電客車完成包括架車點在內(nèi)的設計工作后需根據(jù)EN-12663鐵路應用車輛車體結構要求和車體技術規(guī)范要求，對車體進行了包括端部救援載荷工況及架車載荷工況的靜強度計算分析。

EN-12633-2003標準計算公式如下：

N=1.1×g×（m1+2×m3）

g=9.8N/kg

m1=正常運行情況下車身的設計質(zhì)量

m3=標稱設計有效載荷（轉(zhuǎn)向架質(zhì)量）

計算分析時首先利用三維軟件進行建模，然后利用ABAQUS等有限元分析軟件依據(jù)EN-12663-2010標準，對三維模型進行加載分析。其中端部救援載荷工況及架車載荷工況的靜強度計算分析即在AW0工況下對架車點加載力N=1.1×g×（m1+2×m3）產(chǎn)生車體的變形云圖和應力云圖，根據(jù)圖形數(shù)據(jù)得出車體在AW0工況下車體結構變形和應力分布情況，確定車體各部位是否滿足強度要求，進而確定架車點的設計是否合理。

根據(jù)EN-12633-2003標準，當提升的車輛不包括轉(zhuǎn)向架即車體架車點計算時N=1.1×g×（m1+2×m3）中m1和m3的值應設為0或變?yōu)榻o定值，也就是說車體架車點與整車架車點計算方式不同，兩架車點不能混用。

2.1.2 結構強度

車體承受載荷的方式，按承受載荷的方式分為車架承載車體以及整體承載車體。車架承載式車體的所有載荷均由車架承擔，車體側(cè)壁、車頂不參加承載，車架要求設計較高的強度和剛度;整體承載式車體由司機室、車頂和車架組焊成一個整體，具有足夠的強度和剛度。車體承受載荷方式的不同導致車體的結構強度發(fā)生變化同樣對架車點位置選取有重要影響。

鄭州地鐵3號線車體主結構采用鋁合金型材焊接的整體承載結構，具有等強度、輕量化等特點。整體承載車體在設計選取整車架車點時，在滿足空間與位置需求的前提下均采用靠近枕梁這一原則，因為枕梁結構剛度最大，架車時車體強度容易保證。車架承載方式一般用于貨車其靜強度計算公式與整體承載不同，因此不做詳述。

2.2 設備布置

架車作業(yè)時應有足夠的操作空間。

單純考慮強度要求，在滿足車體強度的前提下車體底架各部位均可作為架車點，但由于空間限制在設計過程中會根據(jù)設備布置對架車點位置進行相應的調(diào)整。如枕梁下方即轉(zhuǎn)向架中心位置因設置有空氣彈簧、緊急彈簧、高度閥調(diào)整桿、抗側(cè)滾扭桿等部件，在操作過程中會出現(xiàn)空間受限、干涉等情況，因此在設計過程中架車點尤其是整車架車點會讓開該位置。在既有線路中如鄭州地鐵5號線，選取枕梁中心作為架車點在后期車體與轉(zhuǎn)向架分解與組裝作業(yè)過程中固定式架車機的車體舉升柱與高度閥桿、抗側(cè)滾扭力桿的拆解工具、扭力扳手等產(chǎn)生干涉造成作業(yè)空間不足，從而影響作業(yè)效率。

因此整車架車點設計位置除滿足強度這一硬性要求外空間選取也應盡量不影響車底設備的拆解與組裝，避讓車底設備及管線的安裝與運動位置。

附表：國內(nèi)地鐵項目整車架車點與轉(zhuǎn)向架中心距調(diào)研如下：

以鄭州地鐵3號線為例，鄭州3號線為A型車結構，車底大部件設備采用邊梁吊掛方式，車底設備吊掛方式對整車的重量分配、重心位置影響非常大，同樣會影響架車點的位置設置。

綜合考慮強度、空間等因素，鄭州地鐵3號線的整車架車點位置設在距轉(zhuǎn)向架中心線2100mm處。