广州地铁四号线车辆称重调簧

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1、广州地铁四号线车辆称重调簧计算分析 摘要:针对在广州地铁四号线车辆整车称重时出现的称重结果超标，无法准确确定加垫厚度的现场作业问题，建立以轮重为目标的调簧计算模型，根据GB/T14894－2005关于轮重偏差的技术规定推导得出加垫量公式，并进行验证，为之后的整车称重调簧提供较为精确的算法和依据，避免了实际作业中反复加垫称重的工作。关键词:地铁车辆;称重;调簧;计算模型      广州地铁四号线是我国首次采用直线电机车辆的城市轨道交通系统，转向架采用了庞巴迪BM3000柔性转向架。在运行里程达到60万km后，进入了车

2、辆架修期。为了提高车辆的动力学性能和粘着利用率，减少车轮的多边形和轨道的波浪形磨损，最大限度地发挥车辆的牵引力，在车辆架修完成后都会进行车辆的称重调簧检测。     在实际的称重调簧作业中，由于无法准确计算出实际加垫量，使反复加垫、再次称重的情况时常发生。为了避免额外的工作量，根据GB/T14894－2005关于车辆的轮重偏差不超过该轴平均轮重的4%的规定，建立以轮重为目标的调簧计算模型，进行加垫量的公式推导。 1车辆称重调簧模型计算分析     车辆设置一系弹簧和二系弹簧(空气弹簧)悬挂，从载荷传递和分布结构上看

3、，车体重量通过空气弹簧直接作用在转向架上，受力情况如图1所示［1］。1．1导致轮重分配不均的原因     随着车辆运行速度的提高，轮重对轮轨作用力、车辆的动力学性能的影响越来越大。导致轮重分配不均的原因主要有［2］:     (1)各轮对滚动圆半径存在较大误差;     (2)转向架上的车体重心存在着偏差，从而导致前后转向架上重量的分配偏差；     (3)转向架本身的重心偏差致使轮重分配不均。1．2调簧计算     为了解决问题，结合车辆的实际使用情况，特作出以下假设［3］:     (1)与静止状态的车辆车轮接

4、触的轨面是处于水平状态的平面;静止状态下的车辆，只受铅垂力的作用;     (2)车辆因轨面对车轮作用力变化，导致车辆变形，引起车辆中心发生改变而造成的重力重新分布，忽略不计;     (3)假设车辆及其上设备的总重力为一集中力，作用于车体底架的车体平面重心位置处;     (4)假设车辆结构对称，其形心处在纵向和横向对称面的交线上;车辆车轮相对于底架几何中心对称分布，且各车轮与轨之间接触点共面，同侧车轮与轨的接触点共线;     (5)假设2个转向架均匀承载，且只考虑一系弹簧受力，通过计算一系弹簧加垫量推导空气弹

5、簧的加垫量;      (6)加垫物被视为刚体，且加垫高度为压缩量;     ( 7)位于轴箱两侧的一系弹簧的作用力简化为轴箱中心一点作用。1．2．1模型建立     经过简化处理后的构架受力图如图2所示。1．2．2模型计算     F1、F2、F3、F4是4个轮对承载力;P1、P2是车体弹簧传递到构架的力;y3、y4分别为F3、F4对x轴的垂直力臂;x1、x2、x3、x4分别为F1、F2、F3、F4关于y轴的垂直力臂;Δ1、Δ2、Δ3、Δ4分别为各一系簧的虚拟加垫量;X1、X2、X3、X4分别为各一系簧的变形量;

6、

7、Δ1+Δ4－Δ2－Δ3

8、为空气弹簧加垫厚度;L0为弹簧自由高。由于方程组第4式在左右两边绝对值符号异号的情况下与实际情况(1、4为同侧，故同时增高或降低)不符，故不作解。     因此，求解得:     根据GB/T14894－2005中的规定:每个车轮的实际轮重与该轴两轮平均轮重之差不应超过该轴两轮平均轮重的4%，即:，从而计算出最终的加垫高度。 2实际数据调簧验证     为了验证公式的实用性，特选取架修车辆实际称重中一组单节车轮重数据进行分析。从表1可以看出，该节车3、4号轮对所组成的转向架左边受力小于右边

9、，说明轮对受转向架压力偏载，应该调整空气弹簧垫片厚度。按照受力分布进行分析，轮重值大的一侧摇枕高度偏低，需要抬高重量较大侧的车体，将车体的重心向重量较小的一侧偏移，从而降低轮重偏差，即应该在该侧空气弹簧处加垫。2．1实际加垫量计算     从表1可以看出，该节车3、4号轮对所组成的转向架受力分别为F1=33．48kN，F2=39．96kN，F3=35．82kN，F4=38．32kN。     1位一系弹簧的压缩量分别为:10mm、10mm，得出平均压缩量为10mm。     2位一系弹簧的压缩量分别为:13mm、1

10、3mm，得出平均压缩量为13mm。     3位一系弹簧的压缩量分别为:11mm、12mm，得出平均压缩量为11．5mm。     4位一系弹簧的压缩量分别为:10mm、11mm，得出平均压缩量为10．5mm。     由F=kS，得k1=3．348kN/mm，k2=3．074kN/mm，k3=3．115kN/mm，k4=3．650kN/mm。     带入