淺談首都機(jī)場APM車輛57萬公里維保技術(shù)研究

張俊 陳玲

(北京首都國際機(jī)場股份有限公司,北京 100621)

淺談首都機(jī)場APM車輛57萬公里維保技術(shù)研究

張俊 陳玲

(北京首都國際機(jī)場股份有限公司,北京 100621)

作為國內(nèi)首個(gè)無人駕駛APM系統(tǒng)——首都機(jī)場APM車輛已進(jìn)入57萬公里維保需求階段,從APM車輛的運(yùn)行特點(diǎn)、關(guān)鍵部件的研究和探傷技術(shù)的應(yīng)用對(duì)57萬公里維保中的主要技術(shù)研究進(jìn)行了介紹。

APM車輛 57萬公里維保 技術(shù)

旅客捷運(yùn)系統(tǒng)，即APM(Automated Passenger Mover)，它采用世界先進(jìn)的無人駕駛軌道交通自動(dòng)控制技術(shù)，主要用于承擔(dān)小范圍內(nèi)短距離旅客運(yùn)輸任務(wù)，是一種安全快捷、綠色環(huán)保、技術(shù)含量高的現(xiàn)代化運(yùn)輸方式。

首都機(jī)場APM車輛是龐巴迪公司生產(chǎn)的CX-100型車輛，目前擁有車輛18輛，全自動(dòng)控制無人駕駛，膠輪在水泥走形面行駛，由橡膠導(dǎo)向輪胎與鋼制導(dǎo)軌作用自動(dòng)導(dǎo)向。APM旅客捷運(yùn)系統(tǒng)全程無人駕駛，采用軌旁和中控傳遞信號(hào)控制車輛的運(yùn)行，無線電視監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控車廂內(nèi)旅客情況。APM系統(tǒng)運(yùn)行線路單程長2080米，擁有東西兩條運(yùn)行軌道，稱為1線和2線。全程共設(shè)有3個(gè)車站，分別設(shè)置在T3C、T3D、T3E。每個(gè)車站站臺(tái)長度約80米，可?？?節(jié)車廂，每節(jié)車廂可乘坐80人。APM系統(tǒng)的行車路線是從T3C二層站臺(tái)出發(fā)，下坡到地下7米穿過機(jī)坪，從機(jī)坪穿出上坡到T3E二層站臺(tái)，單程耗時(shí)約3分鐘。

首都機(jī)場APM系統(tǒng)線從2008年2月開始載客運(yùn)行，迄今已有近6年的時(shí)間了。APM系統(tǒng)大部分車輛運(yùn)行公里數(shù)已達(dá)到40-50萬公里，2014年以后會(huì)陸續(xù)達(dá)到57萬公里。根據(jù)龐巴迪車輛技術(shù)手冊(cè)，576000公里維保為APM車輛最高修程，是保證車輛安全運(yùn)行至關(guān)重要的大修。目前首都機(jī)場APM車輛已進(jìn)行過的維保種類有9600KM、28800KM、57600KM、115200KM、230400KM，但從未進(jìn)行過576000KM級(jí)別的維保。所以從“安全第一”的目的出發(fā)，57萬公里維保值得深入仔細(xì)地研究。本文將從首都機(jī)場APM車輛的運(yùn)行特點(diǎn)、關(guān)鍵部件的研究和探傷技術(shù)的應(yīng)用三方面對(duì)57萬公里維保技術(shù)研究進(jìn)行介紹。

1 APM車輛運(yùn)行特點(diǎn)分析

首都機(jī)場APM車輛屬軌道交通工具的一種，列車兩至四節(jié)編組

(都為動(dòng)力車)，兩節(jié)車之間采用半自動(dòng)密接式車鉤連接。該APM軌道車輛采用橡膠走行輪胎，在混凝土軌道上行駛，由橡膠導(dǎo)向輪胎與鋼制導(dǎo)軌作用自動(dòng)導(dǎo)向，列車采用第三軌供電方式。

首都機(jī)場APM車輛的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)比較特殊，與既有的跨座式單軌車輛和普通的鐵道車輛(或地鐵、輕軌車輛)都有相似之處，但又不和其中的任何一種完全相同。如前所述，轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)形式的特殊性造成了APM車輛有如下運(yùn)行特點(diǎn)：

(1)使用橡膠走行輪：與跨座式單軌車輛的轉(zhuǎn)向架類似，APM車輛走行裝置獨(dú)特，也不設(shè)一系懸掛裝置；由充氣橡膠輪胎取代普通軌道車輛的鋼制車輪，在混凝土柜面上行駛，靠輪胎的彈性替代一系懸掛的作用。

(2)具有專門的導(dǎo)向輪：與跨座式單軌車輛一樣，APM車輛和也采用專門的導(dǎo)向輪，起到普通軌道車輛車輪輪緣的導(dǎo)向作用；但APM車輛的導(dǎo)向輪不承重，只具備導(dǎo)向和“鎖定”功能(保證列車在任何時(shí)間都運(yùn)行在走行面上，不發(fā)生傾覆)。

(3)采用“有搖枕”轉(zhuǎn)向架：APM車輛的轉(zhuǎn)向架與跨座式單軌車輛有一點(diǎn)重大不同，即：轉(zhuǎn)向架上的主框架通過大直徑轉(zhuǎn)盤軸承與車體底架聯(lián)接在一起，類似傳統(tǒng)軌道車輛“有搖枕”式轉(zhuǎn)向架與車底的心盤聯(lián)接；這里，轉(zhuǎn)盤軸承相當(dāng)于鐵道車輛轉(zhuǎn)向架的上下心盤，主框架則相當(dāng)于搖枕。

2 APM車輛關(guān)鍵部件研究

車輛零部件在運(yùn)用中經(jīng)常產(chǎn)生的損傷類型主要有磨損、腐蝕、裂損、變形、緊配合件或緊固件松弛等，產(chǎn)生損傷的原因有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失誤、制造或修理中的工藝缺陷、運(yùn)用中產(chǎn)生的損傷和重大事故造成的嚴(yán)重?fù)p傷等，情況非常復(fù)雜。此處主要考慮運(yùn)用中可能產(chǎn)生的損傷，主要涉及如下幾大部件：

APM車輛的轉(zhuǎn)向架是車輛最重要的組成部分之一，具有牽引、制動(dòng)、導(dǎo)向、支承與傳力、緩沖與隔振等五大功能。轉(zhuǎn)向架承受和傳遞車輛運(yùn)行中的各種載荷和以及輪-軌(路面)間的作用力，而首都機(jī)場APM車輛在運(yùn)用中會(huì)使構(gòu)成轉(zhuǎn)向架的許多零配件會(huì)發(fā)生磨損、裂紋、和松動(dòng)等故障，直接影響行車安全。

APM車輛的走行輪和導(dǎo)向輪分別承擔(dān)走行承重，以及運(yùn)行中的導(dǎo)向任務(wù)。走行輪和導(dǎo)向輪都具有滾動(dòng)軸承，其中，走行輪的滾動(dòng)軸承以承受徑向載荷為主，損傷情況為常見的滾動(dòng)體點(diǎn)蝕、擋圈破損等；走行軸承受重力、彎矩、加速及制動(dòng)時(shí)的扭矩以及運(yùn)行時(shí)的沖擊振動(dòng)載荷；而導(dǎo)輪軸則受彎矩及沖擊振動(dòng)的作用。這些作用使車軸出現(xiàn)的常見故障為內(nèi)部裂紋。

鉤緩裝置中的車鉤用于傳遞列車牽引時(shí)牽引力，而緩沖器則用于緩和及衰減列車在牽引和連掛時(shí)所產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，亦屬于使用頻繁的易損部件。

對(duì)鋼板彈簧而言，運(yùn)用中的故障主要有斷裂和塑性變形兩種形式：空氣彈簧的故障主要集中于氣囊漏氣。膠囊破損、材質(zhì)老化、與上蓋板配合不緊密、橡膠的彈性不夠以及密封圈的老化、磨損都會(huì)造成這一后果。

3 探傷技術(shù)的應(yīng)用

在以上兩部分研究的基礎(chǔ)上，確定了需要進(jìn)行探傷的車輛關(guān)鍵部位包括轉(zhuǎn)向架、車鉤、導(dǎo)輪盤、導(dǎo)輪軸等。對(duì)轉(zhuǎn)向架的主要受力焊縫和焊點(diǎn)進(jìn)行探傷；車鉤部分主要是針對(duì)機(jī)械部分即鉤頭尤其是軸銷進(jìn)行探傷；由于導(dǎo)輪軸和導(dǎo)輪盤受沖擊力、剪切力和彎矩變形的情況頻繁復(fù)雜，同時(shí)疲勞磨損情況比較嚴(yán)重，因此需對(duì)導(dǎo)輪軸和導(dǎo)輪盤進(jìn)行整體探傷。

APM車輛的導(dǎo)輪軸和導(dǎo)輪盤可以參照車軸等金屬件的磁粉探傷方法進(jìn)行，參照的標(biāo)準(zhǔn)主要是TB/T 1619—2010。轉(zhuǎn)向架焊縫和其他車輛零件焊縫的磁粉探傷可參照標(biāo)準(zhǔn)主要是GB/T 26952—2011、TB/T 1558.4—2010和GB/T 15822—1995，車鉤和鉤頭軸銷的磁粉探可參照TB/T 3256.4—2011。

機(jī)車車輛車軸超聲波檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 1618—2001和機(jī)車車輛焊縫無損檢測超聲檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 1558.2—2010中規(guī)定了新制鐵道機(jī)車車輛車軸超聲波檢測方法和驗(yàn)收規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)適用于新制車軸材料透聲綜合性能和內(nèi)部缺陷的檢查。

4 結(jié)語

APM車輛的安全正常運(yùn)營需要有一個(gè)預(yù)防性維護(hù)(PM)計(jì)劃。預(yù)防性維護(hù)指通過對(duì)部件的檢查、檢測，發(fā)現(xiàn)故障征兆以防止故障發(fā)生，使其保持在規(guī)定狀態(tài)所進(jìn)行的各種維修活動(dòng)。本文在以上幾方面的研究基礎(chǔ)上，以確保可靠性為原則，結(jié)合各部件的故障歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立車輛健康檔案，最終確定了各零部件的57萬維保方案。目前，57萬公里維保規(guī)程已經(jīng)制定完畢并應(yīng)用于實(shí)際維保中，并取得了不錯(cuò)的效果。

[1]李楠.首都國際機(jī)場旅客捷運(yùn)系統(tǒng)使用分析[J]. 中國科技信息,2013(20).

[2]于濤.淺談APM系統(tǒng)在首都機(jī)場的應(yīng)用[J]. 城市建設(shè)理論研究(電子版),2012(36).