淺議長春軌道交通車輛的不落輪接口

尚文娟

摘要：為了進(jìn)一步推動長春市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，緩解長春市交通壓力，長春軌道交通已經(jīng)快速發(fā)展了10年的時間，目前已經(jīng)運(yùn)營的線路有地鐵1、2號線，輕軌3、4、8號線。同時在建的有2號線西沿線、3號線東沿線、地鐵6號線等線路。地鐵、輕軌車輛自投入使用以來得到乘客親睞，乘坐率居高不下，高峰時期的載客率達(dá)到150%。地鐵、輕軌車輛的長時間、高負(fù)荷的運(yùn)行就會對輪對造成磨耗以及擦傷，使得輪緣高度、輪緣厚度、qR值、滾動圓直徑差值等影響行車安全的重要技術(shù)參數(shù)發(fā)生變化，從而影響乘車體驗并危害到地鐵、輕軌車輛的行車安全。本文就達(dá)諾巴特公司提供的數(shù)控不落輪鏇床如何與長春軌道交通集團(tuán)各線路配置機(jī)車車輛的接口以實現(xiàn)鏇修，并對裝卡接口合理化進(jìn)行了優(yōu)化，提高車輪的裝卡加工的穩(wěn)定性，保證車輪的加工效率與質(zhì)量。并且優(yōu)化加工周期，實現(xiàn)車輪的經(jīng)濟(jì)性加工。

關(guān)鍵詞：輕軌;軌道;不落輪

1、長春地鐵輕軌車輛分布情況

1.1長春輕軌的基本狀況：長春輕軌線路使用的車輛為中車長客公司提供的2、3期車低地板輕軌車輛，車輛配置了內(nèi)軸箱與外軸箱兩種形式的輪對結(jié)構(gòu)，其中動車為外軸箱結(jié)構(gòu)，拖車為內(nèi)軸箱結(jié)構(gòu)。

1.2長春地鐵的基本情況：長春地鐵線路使用的車輛為中車長客公司提供的標(biāo)準(zhǔn)外軸箱走行結(jié)構(gòu)的車輛，動車與拖車的軸箱類型一致。。

2、達(dá)諾巴特數(shù)控不落輪的基本情況

達(dá)諾巴特數(shù)控不落輪車床，主要用于地鐵、城市輕軌及鐵路的機(jī)車車輛的維修。核心技術(shù)來自西班牙DANOBAT公司，車床組成部件包括刀架臺、浮動驅(qū)動輪系統(tǒng)、列車支撐與下壓系統(tǒng)、電控箱與計算機(jī)數(shù)控、輪廓測量系統(tǒng)、直徑測量系統(tǒng)、液壓裝置、軟件管理、車床/基座、外殼保護(hù)裝置、粗加工+精加工刀具、可打開式鐵軌、電氣與液壓裝置等等。

維修機(jī)車車輛輪對時，因不需要從車輛上拆下輪對和輪對上的軸承，避免了因維修輪對踏面和輪緣而觸及軸承這個十分敏感的、高精度的部件，能保持車輛原有精度，其鏇修工藝是：列車直接駛?cè)胙b有該設(shè)備的維修區(qū)，設(shè)備上的定位系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)將對列車進(jìn)行自動定位、檢測，CNT 數(shù)控加工系統(tǒng)以最經(jīng)濟(jì)的切削量對磨損的輪對進(jìn)行在線高精度鏇修，列車鏇修后即可上路運(yùn)行。因此，積極推廣應(yīng)用該裝備，對提高鐵路車輛使用率，減少車輛的購置投資，促進(jìn)我國軌道交通事業(yè)快速發(fā)展具有重要意義。

達(dá)諾巴特數(shù)控不落輪鏇床的技術(shù)優(yōu)勢如下：

達(dá)諾巴特不落輪車床是用于軌道交通修整性維修的專用設(shè)備

維修工作主要包括踏面及剎車盤的鏇修或輪廓修整。使用達(dá)諾巴特不落輪車床，無需拆卸輪軸即可完成以上工作。

· 無需拆卸任何部件，所有轉(zhuǎn)向架上的部件和其他裝置都不構(gòu)成鏇修操作的障礙。

· 無干涉，加工過程與車輛所需其他維修工作無干擾，可同時進(jìn)行多項工作，節(jié)省停留時間，提高了車輛的利用率。

· 低成本-不落輪車床除了經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)點之外，還具有獨(dú)特的跟蹤維修的創(chuàng)新性，給予維修計劃更高的靈活性，也因此節(jié)省了，準(zhǔn)備鏇修加工之前，針對固定設(shè)施的不必要的調(diào)整及固定時間;此種優(yōu)勢，對于小批量或要求高效率的情況尤其適用。

· 無需額外的支撐系統(tǒng)-不落輪車床不需要額外的部件對車輛進(jìn)行提升或承載支撐，其本身完全能夠滿足所有這些任務(wù)。

簡化結(jié)構(gòu)-所有不落輪車床都放棄了對待修輪對的輪軸或轉(zhuǎn)向架、承載減震系統(tǒng)及車輪內(nèi)面頂部等的定位使用;DANOBAT不落輪車床通過直接針對軸箱進(jìn)行承載定位，僅需很小的提舉空間。

3、不落輪與車輛的接口形式

3.1輕軌、地鐵車輛的外裝卡形式

輕軌動力車廂與地鐵列車采用的是外軸箱輪對的結(jié)構(gòu)，所以地鐵線路不落輪只需要外軸箱裝卡一種裝卡方式，輕軌車輛線路的不落輪則需要包含內(nèi)軸箱+外軸箱兩種類型軸箱裝卡方式于一體的不落輪鏇床。

1）外軸箱裝卡方式的實現(xiàn)

外軸箱輪對采用的是外軸箱支撐+外軸箱壓下裝置的方式進(jìn)行裝卡，如下圖所示：

輪對鏇修時，軸箱下支撐頂住軸箱下表面預(yù)留的頂升位置，托起輪對重量和空氣彈簧的下壓力。為了保證加工過程中的軸線穩(wěn)定性，上臂提供適當(dāng)?shù)南聣毫Γ藭r待加工的輪對被緊固在壓下裝置與頂升裝置中間。此種裝卡方式創(chuàng)新設(shè)計的外軸箱下支撐裝置，將整個車輪的重量與壓下裝置的下壓力承載，減少驅(qū)動的承載要求，使得浮動驅(qū)動輪只需要實現(xiàn)滾動摩擦功能，避免了加工中的干擾。

徑向上：采用下壓臂（1）+下軸箱支撐（2）組合方式，針對軸箱上下面進(jìn)行鎖止，軸重主要由軸箱下支撐裝置承載，驅(qū)動輪僅起定位輪對及驅(qū)動的功能，只承擔(dān)一條輪對的重量并且保證車軸與軸箱內(nèi)孔之間無間隙，有效的抵消軸承徑向游隙和軸承外圈與軸箱內(nèi)孔的間隙，有效保證輪對裝卡獨(dú)立性和穩(wěn)定性;使得在整個加工過程中輪對軸線始終保持固定位置不變。

不落輪鏇床驅(qū)動輪的摩擦壓力，采用了液壓直接驅(qū)動驅(qū)動輪的浮動方式，同時采用伺服閥控制方式。伺服響應(yīng)速度快，可以最好的保證浮動的及時性及穩(wěn)定性。被加工輪對軸線的徑向位置在加工中固定不動，具有保持、鎖定功能，保證被加工輪對軸線徑向定位精度;

同時，依據(jù)不同的車輛軸箱類型的多樣化，需要提供不同的軸箱支撐與壓下裝置。

2）地鐵車外軸箱的壓下與軸箱支撐裝置。

壓下裝置：地鐵車輛的軸箱上表面為較為平整的鑄造平面，在吊裝座兩側(cè)露出寬度約30mm，軸箱上表面距離車體底架60mm，所以此位置既可以滿足不落輪鏇床卡爪深入、下壓的操作空間，同時也可以滿足下壓力所需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時壓下裝置同時會擠壓吊裝座上兩條固定螺栓，防止輪對軸箱竄動。通過多次測試測量與反復(fù)比較，決定壓裝點為軸箱上表面吊裝座兩側(cè)以固定軸箱。

頂升裝置：地鐵車輛軸箱的下表面為鑄造平面，可以根據(jù)頂升?？紤]到整條輪對重量以及壓下裝置的下壓力全部作用在軸箱下表面，所以必須增大軸箱與下支撐的接觸面積來減小軸箱的壓強(qiáng)，避免軸箱因局部受力過大而導(dǎo)致形變，破壞軸箱。綜上軸箱下支撐使用截面積為0.195㎡的軸箱支撐塊。如下圖

3）輕軌車外軸箱的壓下與軸箱支撐裝置。

壓下裝置：輕軌動力車廂的輪對軸箱上表面情況與地鐵車輛類似，均是采用軸箱上表面為壓裝點，同時軸向止擋作用在軸箱蓋上側(cè)的兩條螺栓，同時確保輪對軸心的穩(wěn)定性。

頂升裝置：由于輕軌車輛的軸箱下表面為異形鑄造，并且包含了軸箱拉桿裝置，拉桿裝置不可以受力，所以不能使用完全平面接觸的頂升模式，經(jīng)過反復(fù)推敲與辨證，有兩種方案可行。第一種方案是設(shè)計梯形頂塊，梯形頂升裝置完美契合了軸箱下表面異形構(gòu)造，避開軸箱軸箱下側(cè)兩個圓形鑄造孔，將提升力傳到周箱體，躲避不可受力部位。第二種方案是利用軸箱的兩個鑄造孔，設(shè)計兩個圓柱工裝，穿過鑄造孔后使圓柱形工裝受力，最終將受力傳到周箱體。驗證證明兩種方案均可行，但是第一種方案的操作性明顯要優(yōu)于第二種方案，降低操作復(fù)雜程度，減小操作風(fēng)險，同時還會增加軸箱支撐的行程，有效增加加工輪對的直徑范圍。綜上采用第一種頂升方式。如下圖

3.2輕軌車輛的外裝卡形式

輕軌拖車車廂采用的是外軸箱輪對的結(jié)構(gòu)，由于線路不同，采用的輕軌車輛軸箱形式也不同，所以4、8號線的內(nèi)軸箱裝卡方案也會有較大差異。

1）內(nèi)軸箱裝卡方式的實現(xiàn)

內(nèi)軸箱裝卡方式通過頂升內(nèi)軸箱下表面預(yù)留位置，并使用螺栓或拉鉤等者其他形式的下拉裝置與軸箱連接，通過液壓缸下拉連接件，使得整條輪對固定在內(nèi)軸箱支撐上，實現(xiàn)輪對的穩(wěn)定并加以鏇修修復(fù)。

內(nèi)軸箱系統(tǒng)

2）4號線內(nèi)軸箱裝卡方案

4號線內(nèi)軸箱采用頂升軸箱中間部位，同時利用軸箱體兩個Φ50鑄造圓孔，將連接裝置伸進(jìn)圓孔內(nèi)部，利用液壓缸下拉后固定。同時兩側(cè)加壓下裝置壓住制動盤外側(cè)軸輔助固定，保證了加工過程中輪對中心線的穩(wěn)定。裝卡方式如下圖所示

3）8號線內(nèi)軸箱裝卡方式

有了4號線內(nèi)軸裝卡的經(jīng)驗，8號線設(shè)計之初優(yōu)化裝卡結(jié)構(gòu)，采用的是螺紋連接的裝卡形式。在內(nèi)軸箱箱體兩側(cè)靠近車輪位置預(yù)留兩個頂升平臺，在平臺上分別設(shè)置M24mm的螺紋連接孔。

圖中紅色圓框為裝卡預(yù)留連接螺紋，裝卡機(jī)構(gòu)頂升此位置后，將連接螺栓緊固。

裝卡過程為，內(nèi)軸箱支撐裝置提升與軸箱接觸后，連接固定螺栓，最后使用液壓油缸提供合適的下拉力，就可以保證加工過程中輪對中心線的穩(wěn)定性。

此轉(zhuǎn)卡方案由于頂升與裝卡的位置為軸箱兩側(cè)，不需要壓下裝置輔助下壓即可保持輪對穩(wěn)定。

4、不落輪鏇床與工程車輛的接口

輕軌、地鐵車輛的平穩(wěn)運(yùn)行也不可缺少各種類型的工程車輛，目前在用的工程車輛包含：地鐵打磨車、平板車、平板調(diào)車、接觸網(wǎng)作業(yè)車、內(nèi)燃機(jī)車、網(wǎng)軌檢測車、放線車、接觸網(wǎng)作業(yè)車。所有工程車均采用外軸箱形式的輪對，所以裝卡方式與地鐵車輛類似，同時部分車輛在軸箱上專門設(shè)計了頂升與下壓接口位置，下面以今創(chuàng)生產(chǎn)的450型內(nèi)燃車為例說明。

江蘇今創(chuàng)生產(chǎn)的450型內(nèi)燃車外外軸箱形式的輪對，其中外軸箱上開有80mm寬孔，支撐裝置與壓下裝置下壓預(yù)留接口。如下圖所示

裝卡過程中只需要將頂升裝置頂升軸箱下表面，壓下裝置深入孔內(nèi)下壓即可穩(wěn)定加工輪對的中心軸線。裝卡如下圖

其他工程車輛的裝卡方式與今創(chuàng)450型內(nèi)燃車類似。

5、總結(jié)

車輛運(yùn)行的重中之重為走行部，而輪對的質(zhì)量是走行部是否穩(wěn)定的基礎(chǔ)，如何快捷、準(zhǔn)確的加工車輛輪對是我們一直追求并為之努力的方向。同時如何快捷穩(wěn)定的裝卡也離不開車輛軸箱的進(jìn)一步優(yōu)化，希望達(dá)諾巴特公司、車輛供應(yīng)廠家與我們使用單位共同努力，為長春軌道交通的快速發(fā)張保駕護(hù)航。