基于檢修工藝的固定式地鐵車輛稱重系統(tǒng)應(yīng)用研究

劉增民

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西西安 710043）

1 地鐵車輛稱重系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著地鐵的快速發(fā)展以及乘客對(duì)乘車舒適性要求的提高，整個(gè)地鐵行業(yè)對(duì)車輛運(yùn)行品質(zhì)和性能的要求也越來(lái)越高。輪軸重偏差是影響車輛牽引和制動(dòng)2 種性能優(yōu)劣的重要因素，直接影響車輛黏著牽引力的發(fā)揮和車輛的制動(dòng)性能，對(duì)車輛牽引能力、運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性及舒適性產(chǎn)生重要影響。為保證車輛的運(yùn)行品質(zhì)和安全性，在地鐵車輛大架修檢修過(guò)程中須用稱重系統(tǒng)設(shè)備對(duì)車輛進(jìn)行稱重試驗(yàn)。

隨著國(guó)內(nèi)地鐵的快速發(fā)展，地鐵車輛輪軸重的均勻分配作為車輛運(yùn)行品質(zhì)的重要保證之一，也日益得到重視。在地鐵車輛完成大架修檢修后，通過(guò)稱重系統(tǒng)可以測(cè)量車輛的輪軸重差以及車輛重量分布，為平衡車體進(jìn)行配重、去重和調(diào)簧提供依據(jù)，從而保證車輛的運(yùn)行品質(zhì)和安全性。近年來(lái)，在地鐵檢修設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)中，車輛稱重系統(tǒng)已在多個(gè)城市（如北京、上海、廣州）地鐵車輛段逐步得到應(yīng)用。

地鐵車輛稱重系統(tǒng)可分為靜態(tài)稱重系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，車輛稱重技術(shù)經(jīng)歷了從靜態(tài)稱重到動(dòng)態(tài)稱重、從有基坑到無(wú)基坑、從單節(jié)稱重到整列車稱重、從固定式稱重到移動(dòng)式稱重的發(fā)展歷程。在地鐵車輛段工藝設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)不同的稱重需求和應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同類型的稱重系統(tǒng)。

2 稱重系統(tǒng)的必要性分析

基于地鐵車輛的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)性能考慮，車輛在軌道上的載荷和車體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的載荷與車輛的疲勞壽命、旅客舒適和安全性等方面緊密相關(guān)。在車輛的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，車輛的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷分布直接影響整車動(dòng)力學(xué)性能和運(yùn)行安全。車輛在地鐵車輛段完成大架修作業(yè)后，由于車體與轉(zhuǎn)向架需要分解并完成檢修后再組裝在一起，與設(shè)計(jì)參數(shù)不可避免地發(fā)生偏差，因此還需要考慮完成檢修后的車輛載荷分布。IEC 61133-2006《車輛組裝和運(yùn)行前的整車試驗(yàn)》和GB/T 7928-2003《地鐵車輛通用技術(shù)條件》規(guī)定，車輛軸重偏差不應(yīng)超過(guò)平均軸重的±2%，輪重偏差不應(yīng)超過(guò)該軸平均輪重的±4%[1-2]。

地鐵車輛稱重系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)解決車輛在生產(chǎn)或者檢修完成組裝后的載荷分布檢測(cè)。通常，車輛組裝完成后未經(jīng)配重、去重和調(diào)簧等重量調(diào)整方式均會(huì)存在輪重分布不均、單個(gè)輪軸載荷集中的情況。

固定式地鐵車輛稱重系統(tǒng)工作原理是當(dāng)被測(cè)試的地鐵車輛被推入預(yù)先布置在軌道上的測(cè)量裝置時(shí)，其重量通過(guò)其車輪的輪緣將載荷壓在稱重軌道上，如圖1 所示。軌道上的1 節(jié)軌道作為稱重軌道，其與普通軌道接軌，前后共布置8 節(jié)，分別負(fù)責(zé)測(cè)量1 輛車的8 個(gè)輪子重量。通過(guò)布置在稱重軌道下方的稱重傳感器采用專用信號(hào)采集器采集重量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件計(jì)算處理后直接得到被稱重車輛的單側(cè)輪重、車輛軸重、轉(zhuǎn)向架重、整車重以及整車重心的分布，通過(guò)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行車輛重量的調(diào)整。

圖1 稱重系統(tǒng)裝置分布系統(tǒng)示意圖

3 案例分析

3.1 工藝流程

西安地鐵2 號(hào)線渭河車輛段的檢修工藝采用固定式車輛稱重系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量。2 號(hào)線車型為6 輛編組B 型車，其車輛的軸距、定距以及車長(zhǎng)等參數(shù)為定值，故選用固定式稱重裝置。稱重工藝在車輛檢修工藝流程中位于末端，在車輛檢修和組裝完成后進(jìn)行，需要設(shè)置稱重線和稱重臺(tái)。

3.2 地鐵稱重系統(tǒng)工藝要求

GB/T 14894-2005《城市軌道交通車輛組裝后的檢查與試驗(yàn)規(guī)則》[3]規(guī)定車輛在完成組裝后需在整備狀態(tài)下進(jìn)行稱重檢查，具體要求如下：稱重前，允許調(diào)整懸掛裝置，但只檢查尺寸，不測(cè)量載荷，松開(kāi)減振器和轉(zhuǎn)向架的連接裝置，緩解制動(dòng)裝置。在整個(gè)稱重過(guò)程中，不允許用任何方式轉(zhuǎn)變或者調(diào)整車輛狀態(tài)。稱重共進(jìn)行4 次，在前進(jìn)、后退2 個(gè)方向上各測(cè)量2 次。測(cè)量時(shí)取4 次記錄的算術(shù)平均值，該值與車輛計(jì)算重量之差應(yīng)符合GB/T 7928-2003《地鐵車輛通用技術(shù)條件》[2]的規(guī)定。

TB/T 2782-1997《鐵道機(jī)車車輛稱重臺(tái)技術(shù)條件》[4]中要求稱重系統(tǒng)的稱重臺(tái)計(jì)量軌道在經(jīng)過(guò)被測(cè)量車輛的 3 次往返碾壓后，在水平、軌距等方面要符合表1 的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 計(jì)量軌道合格標(biāo)準(zhǔn)

3.3 渭河車輛段稱重系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

車輛的稱重工藝要求前后2 個(gè)方向各測(cè)量2 次，需要車輛從前后不同方向上稱重臺(tái)，要求稱重臺(tái)前后設(shè)計(jì)車輛等待稱重時(shí)的距離，以及車輛完成稱重下稱重臺(tái)時(shí)的安全距離。2 號(hào)線渭河車輛段屬于改擴(kuò)建工程，在原有檢修庫(kù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改建增加車輛稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工藝布局受既有工藝現(xiàn)狀的約束，如圖2 所示。稱重系統(tǒng)的左側(cè)留有足夠的列車停放距離，可供列車進(jìn)行稱重工藝前停放，保證車輛從左側(cè)駛?cè)敕Q重臺(tái)進(jìn)行稱重不受影響；稱重臺(tái)右側(cè)由于前期為既有房屋，有實(shí)體墻隔斷，軌道留有6.5 m 的距離，不足以停放1 節(jié)車，當(dāng)車輛從右側(cè)駛?cè)敕Q重系統(tǒng)時(shí)工藝?yán)щy?？紤]稱重系統(tǒng)的構(gòu)造，當(dāng)車輛駛離稱重計(jì)量軌時(shí)即可認(rèn)為離開(kāi)稱重系統(tǒng)，加上預(yù)留的6.5 m 安全距離，可實(shí)現(xiàn)稱重工藝中需從兩側(cè)進(jìn)行稱重的要求。在周邊條件允許的情況下，應(yīng)在稱重臺(tái)的兩側(cè)留有足夠距離保證車輛從兩側(cè)駛?cè)敕Q重臺(tái)進(jìn)行稱重作業(yè)。

圖2 西安地鐵2 號(hào)線渭河車輛段稱重系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)圖（單位：mm）

在完成車輛的稱重測(cè)試后，對(duì)載荷分布不均的車輛，推入左側(cè)軌道，用架車機(jī)對(duì)車輛進(jìn)行稱重調(diào)整，調(diào)整結(jié)束后再次進(jìn)行稱重直至達(dá)到運(yùn)行的安全標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵車輛的設(shè)計(jì)制造和檢修過(guò)程中，與車輛品質(zhì)和運(yùn)營(yíng)安全密切相關(guān)的載荷分布日益得到重視，地鐵車輛的載荷偏差測(cè)量和調(diào)整是車輛維修中重要的維護(hù)環(huán)節(jié)。隨著地鐵的發(fā)展，車輛的維修工藝也日趨成熟，有必要將計(jì)劃性的車輛載荷偏差測(cè)量和調(diào)整加入維修規(guī)程中，與之配套的稱重系統(tǒng)設(shè)備也將進(jìn)一步發(fā)展，期望本文針對(duì)車輛稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究能為相關(guān)設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。