軌道車輛稱重試驗(yàn)影響因素分析

劉雄，劉坤

（中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司城鐵售后服務(wù)部，吉林 長(zhǎng)春 130062）

軌道車輛轉(zhuǎn)向架輪重差、軸重差，影響車輛牽引制動(dòng)效率與運(yùn)行安全。為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性及提高一次通過率，將稱重試驗(yàn)分為上體四點(diǎn)稱重試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向架靜壓試驗(yàn)、整車稱重試驗(yàn)。車輛落成后滿足車輛各關(guān)鍵尺寸要求，同時(shí)滿足車輛輪重、軸重差要求。國(guó)內(nèi)外軌道客車整車驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)普遍執(zhí)行IEC61133-2006鐵路應(yīng)用-鐵道車輛-制造完成后和投入運(yùn)營(yíng)前鐵道車輛的測(cè)試，或部分項(xiàng)目執(zhí)行TB/T1740-2015機(jī)車車輛重量測(cè)定方法。在IEC 61133-1992中明確給出輪重、軸重的偏差允許值，即輪重差不大于4%，動(dòng)車軸重差不大于2%；IEC 61133-2006標(biāo)準(zhǔn)取消具體參數(shù)，應(yīng)參照項(xiàng)目合同要求執(zhí)行。目前國(guó)內(nèi)項(xiàng)目技術(shù)合同要求輪重差不大于4%，動(dòng)車軸重差不大于2%，帶司機(jī)室拖車軸重差不大于6%～8%。

1 稱重試驗(yàn)影響因素分析

1．1 轉(zhuǎn)向架靜壓試驗(yàn)重量、誤差分析

首列試制過程中，通過上體四點(diǎn)稱重試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向架靜壓試驗(yàn)、整車稱重試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定各環(huán)節(jié)參數(shù)的準(zhǔn)確性。某A型鋁合金地鐵車輛為例，見表1。拖車?yán)碚撝亓科钪?，需要?duì)轉(zhuǎn)向架靜壓參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。按照稱重臺(tái)精度為3‰，各種稱重設(shè)備重量之差累積不能大于36000x3‰x2≈200kg≈2kN。故表1中的上體差值R1/R2越趨近于0，在整車稱重調(diào)整過程中，尺寸、重量調(diào)整越有利；端重S1/S2越趨于相等，車輛軸重差越?。徽嚥钪礣1/T2越趨近于0，轉(zhuǎn)向架靜壓試驗(yàn)越接近車輛載荷，有利于整車稱重試驗(yàn)。

端重：S1=X1＋Y1＋Z1＋W1；S2=X2＋Y2＋Z2＋W2上體差值：R1=G1－E1－F1；R2=G2－E2－F2

整車差值：T1=A1＋B1＋C1＋D1－S1；T2=A2＋B2＋C2＋D2－S2

首車稱重試驗(yàn)完成，按照表1的公式計(jì)算，修正各階段試驗(yàn)的數(shù)值，提高稱重試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

1．2 整車稱重臺(tái)影響分析

（1）稱點(diǎn)精度影響，單個(gè)稱臺(tái)精度為3‰。按照拖車36000kg計(jì)算，平均輪重應(yīng)為4500kg。單個(gè)稱點(diǎn)誤差為：4500×3‰ =13.5kg。

表1 車輛重量數(shù)據(jù)分析表

（2）各稱點(diǎn)高度影響，稱重臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)為10m弦在任一點(diǎn)測(cè)量高低極差不超過0.8mm，水平誤差不大于0.5mm。對(duì)8個(gè)稱臺(tái)每個(gè)稱點(diǎn)測(cè)量3點(diǎn)，通過測(cè)得數(shù)據(jù)對(duì)稱臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，如圖1整車稱重臺(tái)調(diào)整后平度。按照最新稱重臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)，水平公差應(yīng)控制在0.5mm內(nèi)。0.5mm的公差，對(duì)輪重影響約50kg。

圖1 整車稱重臺(tái)水平高度測(cè)量

稱臺(tái)最大累積誤差：（13.5+50）÷4500×100%=1.4%

相對(duì)于輪重差不大于2%的標(biāo)準(zhǔn)，稱重臺(tái)的精度、8個(gè)稱點(diǎn)的整體平面度差值，嚴(yán)重影響車輛稱重試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

圖2 車輛往復(fù)稱重重量變化分析

（3）車輛往復(fù)上下稱時(shí)，由于輪軌相對(duì)位移，車體相對(duì)于轉(zhuǎn)向架的偏移，稱重臺(tái)在車輛移動(dòng)、停止過程中造成的數(shù)據(jù)變化。如某項(xiàng)目稱重過程中，重量偏差最大值70kg，占平均輪重的1.2%。圖2所示同一車輛在相同稱點(diǎn)的重量變化，應(yīng)該對(duì)A及B標(biāo)記的稱點(diǎn)進(jìn)行校核、調(diào)整，確保每次數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

1．3 轉(zhuǎn)向架一系彈簧影響

車輛轉(zhuǎn)向架一系彈簧高度變化，對(duì)于車輛輪重的直接影響。下圖是某項(xiàng)目批量8輛車出現(xiàn)的一系橡膠彈簧蠕變趨勢(shì)，如圖3所示。一系橡膠簧高度1mm的變化，對(duì)應(yīng)車輪載荷變化約100kg，對(duì)于整車調(diào)整影響大；一系彈簧同步變化，對(duì)轉(zhuǎn)向架的載荷分布沒有影響。稱重試驗(yàn)應(yīng)該在一系彈簧充分蠕變后進(jìn)行。

圖3 轉(zhuǎn)向架一系橡膠簧蠕變

1．4 轉(zhuǎn)向架各懸掛系統(tǒng)啟動(dòng)影響

各車輛制造場(chǎng)地布局的影響，車輛裝配、落車、稱重基本在同一車間或者相鄰的場(chǎng)地。車輛落車后可能存在偏心及各系懸掛間的阻尼現(xiàn)象。可以在進(jìn)行試驗(yàn)前應(yīng)盡快采用一種手段使一系懸掛系統(tǒng)和二系懸掛系統(tǒng)處于啟動(dòng)狀態(tài)（例如，使車輛在水平、高度有不同的鐵道區(qū)間上運(yùn)行）從而降低過大約束力的可能性以及車輛偏心。批量生產(chǎn)的車輛出現(xiàn)偏重等問題，可以利用機(jī)車在廠區(qū)進(jìn)行牽引通過S曲線的線路后再進(jìn)行稱重試驗(yàn)，可以提高車輛稱重的準(zhǔn)確性。

1．5 高度閥不感帶影響

高度閥桿的進(jìn)排氣閥是當(dāng)活塞桿移動(dòng)超過不感帶振幅時(shí)才動(dòng)作，如圖4所示。高度閥不感帶為±1°，影響車輛反復(fù)充排風(fēng)時(shí)車輛高度尺寸的同步性。

高度閥桿不感帶：H=110×tan1°≈±1.9mm。

對(duì)重量的影響約200kg，占平均輪重200÷4500×100%=4.4%。

因此，車輛高度尺寸調(diào)整時(shí)，全車高度閥桿都為充風(fēng)位往回調(diào)整到截止位，或者都為排風(fēng)位調(diào)到截止位，即利用相同的不感帶區(qū)間。特別是滿足業(yè)主要求空氣彈簧在有風(fēng)、無風(fēng)狀態(tài)下同時(shí)滿足輪重、軸重合格的需求。

圖4 高度閥不感帶H

圖5 車輛上體受力簡(jiǎn)化模型

1．6 稱重試驗(yàn)載荷工況影響

按照項(xiàng)目技術(shù)合同或者整車驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于稱重車在自重、額定載重設(shè)計(jì)重量、整備設(shè)計(jì)重量、AW0、AW3等各種工況下，車輛載荷的增加對(duì)于整車稱重存在一定的影響。故稱重試驗(yàn)前一定判斷標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件對(duì)于車輛狀態(tài)的規(guī)定。

1．7 車輛上體重心是軸重的決定因素

將車輛上體受力模型簡(jiǎn)化如圖5，通過計(jì)算分析，通過上體一端高度H的變化，對(duì)于車輛兩端轉(zhuǎn)向架載荷的影響分析。

其中：

通過公式，G車輛上體重量24000kg，H變化10mm，車輛定距12600mm的工況下，F(xiàn)1/F2受力變化約2kg。即正常運(yùn)行條件下的車輛上體兩端高度公差，對(duì)兩轉(zhuǎn)向架的載荷影響，可以忽略。

2 結(jié)語

整車稱重試驗(yàn)產(chǎn)生影響的因素主要為上體一二位端重量差值、轉(zhuǎn)向架靜壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)與上體重量偏差、整車稱重臺(tái)的精度、整車稱重臺(tái)8個(gè)稱點(diǎn)水平高度誤差、稱重臺(tái)的穩(wěn)定性、車輛上下稱臺(tái)的穩(wěn)定性控制措施、一系橡膠彈簧蠕變性能穩(wěn)定性。控制制造過程及測(cè)量設(shè)備的影響因素，測(cè)量車輛準(zhǔn)確的重量分布狀態(tài)，制定對(duì)應(yīng)合理調(diào)整的方法，能顯著提高稱重試驗(yàn)的通過率。