CRH2型动车组称重过程中空簧尺寸变化原因分析及对策

2015-12-16史科柯上海铁路局上海动车段

上海铁道增刊 2015年4期

关键词：转向架车体动车组

史科柯上海铁路局上海动车段

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针对CRH2型动车组在全列称重及尺寸调整过程中空簧尺寸的变化现象进行原因分析，提出解决措施，有效提高全列称重的通过率,确保动车组车下天线在标准范围内，确保动车组平稳运行。

CRH2型动车组；全列称重；空簧尺寸

称重试验和尺寸测量调整是CRH2型动车组落成后一个必不可少的工序。主要检测车辆的自重及轮重的均衡性，测量车底至转向架各构件以及车底至轨面的距离，以确保动车组的安全平稳运行。

车体主要由4个二系悬挂装置，即空气弹簧直接提供缓冲力以调节和保持车体相对平衡。每一个空气弹簧由2个一系悬挂装置（即轴箱弹簧）提供缓冲力给空气弹簧，间接调节和保持车体相对平衡。从而保证行车安全和提高旅客乘坐舒适度。而轮对是车体重量的承受者，轮对受力数值是车体能否平衡的最直接体现，车体是否受力平衡主要由轮重差（%）和轴重体现。

图1 高度调整阀

车体是否平衡除轮重差体现外还包括车体的各项尺寸。车体距转向架各部件，以及车体距轨面的高度将影响到车体运行的动力学性能。车体和转向架由空气弹簧支撑，头车车底还安装Balise、STM等天线，所以空气弹簧的尺寸将影响车体和天线的各项尺寸。空簧高度调整阀和空簧尺寸测量如图1和图2所示。

图2 空簧尺寸

如图1所示，高度调整阀安装在车体底部，高度调节杆底端安装在转向架构架上，上端与高调杆杠杆相连。如图2所示空簧尺寸指转向架构架测量基准点至车体底面的高度。所以空簧高度由高度调节杆和高调杆杠杆的位置决定。

1 称重及尺寸调整过程中空簧尺寸存在变化现象

按照最新工艺要求，CRH2A、2B、2E及2C一阶段同一转向架空簧高度差不大于8 mm。而在实际称重过程中，空簧调整完毕后，经过连续3次称重后，重新测量空簧高度与称重前的调整高度存在差异，个别情况空簧尺寸变化较大，超出空簧高度差。由于这种现象的存在，调整空簧后，经过3次称重，无法完全保证空簧尺寸在标准范围内，有时需要多次调整，从而影响生产效率和生产进度。

动车组称重结束后，因漏风等原因使动车组总风和空簧压力下降，即使再次给动车组总风管充风，部分车辆的空簧高度无法恢复至称重结束后的高度，该现象将影响动车组的尺寸测量和调整。

2 称重试验及尺寸调整过程中空气弹簧尺寸变化原因分析

影响空气弹簧尺寸变化因素很多，主要从内部因素、外部因素及人员因素、以及称重和尺寸调整过程中空簧的变化情况等方面进行分析。

2.1 高度调整阀的特点原理

高度调整阀的主要作用及要求是维持车体在不同静载荷下都与轨面保持一定的高度；在直线上运行时，车辆在正常的振动情况下不发生进、排气作用；在车辆通过曲线时，由于车体的倾斜，使得转向架左右两侧的高度调整阀分别产生进、排气的不同作用，从而减少车辆的倾斜。为避免车辆载荷发生微小变化，而高度调整阀发生充、排气作用，高度调整阀有（3～5）mm的盲区，即在调整高度控制阀调节杆时，上升或下降（3～5）mm以后，空气弹簧才开始充气或排气。

2.2 人为因素

在作业过程中，通过调整高度调节杆来调节空簧高度，将空簧高度调至（332+t）mm左右，t为空簧加垫厚度。由于高度调整阀有（3～5）mm的盲区位置，调整过程中上升或下将空气弹簧后，调节杆长度回缩或增长，而调节杆的回缩或增长长度因人而已。即空簧高度达到同一位置时，不同的位置，其高度调节杆的有效长度不一。

2.3 外部因素--曲线轨道

上海动车段调试库D12和D13道为常用称重列位，库外部分线路为曲线线路。导致列车通过曲线，为防止车体倾斜转向架左右两侧的高度调整阀分别产生进、排气的作用。

2.4 称重过程中空簧尺寸变化过程说明

对于单一位置的空簧，其空簧高度的变化情况多样，列举一种情况进行说明。

图3 称重过程中高度调整阀变化过程

如图3所示，作业人员调整结束后，高调杆杠杆停放位置接近充风临界位置，此时空簧高度为h1，车体处于平衡位置A。在称重过程中，列车通过曲线线路时，高调阀进行进、排气，在连续3次称重过程中，车体进行自身调整。列车入库后，空簧高度可能处于新的高度h3，车体处于新的平衡位置A'，在这种情况下h3>h1，对于单一空簧而言，在高度调整杆有效长度一定后，高调杆在称重前后位置不同，其尺寸变化情况也多种。

在日常称重过程中，有一种特殊情况，空簧尺寸调整完毕后，即使调整后四个空簧尺寸都相同，但在称重结束后，对角空簧高度变化明显，同时增加或者同时减少,此时轮重差依然超标，多次调整依然出该现象，这种情况称之为对角平衡。由四个空气弹簧直接支承于车体的车辆悬挂系统中，即使车辆的几何尺寸，重量等都为对称的参数及结构，空气弹簧的内压往往不是均衡的，即当车辆斜对角之间内压不均衡状况为“对角压差”。该状态下各空气弹簧上的承载也是斜对称形的，这是因为在实际中，由于空气弹簧充排气时间及速度的差别，线路不平顺，各高度调整阀的高度调整杆有效长度（高度差）的不同及车辆载荷的不均衡等原因，使得静止或运行中的转向架的左右两侧空气弹簧压力有区别。这种现象直接加大了称重过程中空簧尺寸的调整难度，影响作业效率。

2.5 动车组尺寸测量和调整过程中空簧变化过程说明

在尺寸调整过程中因作业时间影响，部分作业项目可能需要隔天进行，而在这一过程中，因漏风等原因使动车组总风和空簧压力下降，即使重新给动车组总风管充风，部分空簧无法恢复至漏风前的高度。对单一空簧，在漏风前如果调整阀高调杆杠杆接近于排风状态，排风再充风，其位置将接近于充风状态，这种情况下，在动车组漏风和充风后，空簧的高度将减小，前后最大高度差约为5 mm，接近高度调整阀的盲区（3～5）mm。

3 解决措施

3.1 称重过程中常规调整方法

通过随机抽取50节CRH2型动车组称重前的空簧高度调整数据以及连续三次称重后的空簧高度，调整时将单车的四个空簧高度最大高度差控制在1 mm内，调整完毕后回缩或伸长丝套转1～1.5圈，记录连续三次称重后单节车的左右空簧尺寸差值的最大值。以横轴代表单车左右空簧的最大差值，纵轴为节数，绘制图4。

图4 三次称重后空簧尺寸的最大差值分布图

由图3可知，调整时将单车的四个空簧高度最大高度差控制在1 mm内，回缩或伸长1～1.5圈，调整完毕后经过3次称重有48节车称重后空簧尺寸在标准范围内，其合格率为96%。因此建议在调整空簧高度时，在轮重差允许的情况下，尽量将单节车的四个空簧高度最大高度差控制在1 mm内，经过3此称重后，空簧高度差的合格率较高。

3.2 解决对角平衡的调整方法

如果在直线轨道上进行全列通过式称重，即使空簧内部存在“对角压差”，在称重过程中由于高度调整阀未进行进、排气，称重结束后不易出现对角平衡现象，但是当动车组上线运行经过曲线轨道时，容易出现对角平衡现象，使相关尺寸出现较大变化影响动车组的动力学性能。在曲线轨道上进行全列通过式称重，虽然加大了调整难度，但是空簧内部的“对角压差”更容易显现并得到解决，解决该现象可以将该节车的所有空簧内的空气排出，重新给空簧充风就可以解决空簧内压不均衡的问题，使上线运行的动车组质量得以保证。

3.3 防止空簧漏风影响尺寸测量的措施

在全列称重完毕后，建议立即进行尺寸测量，根据该尺寸进行调整满足工艺要求。尺寸调整完毕后，因空簧漏风导致尺寸下降，可通过全列充风，调车过曲线轨道即可使尺寸恢复。