浅议长春轨道交通车辆的不落轮接口

尚文娟

摘要：为了进一步推动长春市经济发展，缓解长春市交通压力，长春轨道交通已经快速发展了10年的时间，目前已经运营的线路有地铁1、2号线，轻轨3、4、8号线。同时在建的有2号线西沿线、3号线东沿线、地铁6号线等线路。地铁、轻轨车辆自投入使用以来得到乘客亲睐，乘坐率居高不下，高峰时期的载客率达到150%。地铁、轻轨车辆的长时间、高负荷的运行就会对轮对造成磨耗以及擦伤，使得轮缘高度、轮缘厚度、qR值、滚动圆直径差值等影响行车安全的重要技术参数发生变化，从而影响乘车体验并危害到地铁、轻轨车辆的行车安全。本文就达诺巴特公司提供的数控不落轮镟床如何与长春轨道交通集团各线路配置机车车辆的接口以实现镟修，并对装卡接口合理化进行了优化，提高车轮的装卡加工的稳定性，保证车轮的加工效率与质量。并且优化加工周期，实现车轮的经济性加工。

关键词：轻轨;轨道;不落轮

1、长春地铁轻轨车辆分布情况

1.1长春轻轨的基本状况：长春轻轨线路使用的车辆为中车长客公司提供的2、3期车低地板轻轨车辆，车辆配置了内轴箱与外轴箱两种形式的轮对结构，其中动车为外轴箱结构，拖车为内轴箱结构。

1.2长春地铁的基本情况：长春地铁线路使用的车辆为中车长客公司提供的标准外轴箱走行结构的车辆，动车与拖车的轴箱类型一致。。

2、达诺巴特数控不落轮的基本情况

达诺巴特数控不落轮车床，主要用于地铁、城市轻轨及铁路的机车车辆的维修。核心技术来自西班牙DANOBAT公司，车床组成部件包括刀架台、浮动驱动轮系统、列车支撑与下压系统、电控箱与计算机数控、轮廓测量系统、直径测量系统、液压装置、软件管理、车床/基座、外壳保护装置、粗加工+精加工刀具、可打开式铁轨、电气与液压装置等等。

维修机车车辆轮对时，因不需要从车辆上拆下轮对和轮对上的轴承，避免了因维修轮对踏面和轮缘而触及轴承这个十分敏感的、高精度的部件，能保持车辆原有精度，其镟修工艺是：列车直接驶入装有该设备的维修区，设备上的定位系统、检测系统将对列车进行自动定位、检测，CNT 数控加工系统以最经济的切削量对磨损的轮对进行在线高精度镟修，列车镟修后即可上路运行。因此，积极推广应用该装备，对提高铁路车辆使用率，减少车辆的购置投资，促进我国轨道交通事业快速发展具有重要意义。

达诺巴特数控不落轮镟床的技术优势如下：

达诺巴特不落轮车床是用于轨道交通修整性维修的专用设备

维修工作主要包括踏面及刹车盘的镟修或轮廓修整。使用达诺巴特不落轮车床，无需拆卸轮轴即可完成以上工作。

· 无需拆卸任何部件，所有转向架上的部件和其他装置都不构成镟修操作的障碍。

· 无干涉，加工过程与车辆所需其他维修工作无干扰，可同时进行多项工作，节省停留时间，提高了车辆的利用率。

· 低成本-不落轮车床除了经济性的优点之外，还具有独特的跟踪维修的创新性，给予维修计划更高的灵活性，也因此节省了，准备镟修加工之前，针对固定设施的不必要的调整及固定时间;此种优势，对于小批量或要求高效率的情况尤其适用。

· 无需额外的支撑系统-不落轮车床不需要额外的部件对车辆进行提升或承载支撑，其本身完全能够满足所有这些任务。

简化结构-所有不落轮车床都放弃了对待修轮对的轮轴或转向架、承载减震系统及车轮内面顶部等的定位使用;DANOBAT不落轮车床通过直接针对轴箱进行承载定位，仅需很小的提举空间。

3、不落轮与车辆的接口形式

3.1轻轨、地铁车辆的外装卡形式

轻轨动力车厢与地铁列车采用的是外轴箱轮对的结构，所以地铁线路不落轮只需要外轴箱装卡一种装卡方式，轻轨车辆线路的不落轮则需要包含内轴箱+外轴箱两种类型轴箱装卡方式于一体的不落轮镟床。

1）外轴箱装卡方式的实现

外轴箱轮对采用的是外轴箱支撑+外轴箱压下装置的方式进行装卡，如下图所示：

轮对镟修时，轴箱下支撑顶住轴箱下表面预留的顶升位置，托起轮对重量和空气弹簧的下压力。为了保证加工过程中的轴线稳定性，上臂提供适当的下压力，此时待加工的轮对被紧固在压下装置与顶升装置中间。此种装卡方式创新设计的外轴箱下支撑装置，将整个车轮的重量与压下装置的下压力承载，减少驱动的承载要求，使得浮动驱动轮只需要实现滚动摩擦功能，避免了加工中的干扰。

径向上：采用下压臂（1）+下轴箱支撑（2）组合方式，针对轴箱上下面进行锁止，轴重主要由轴箱下支撑装置承载，驱动轮仅起定位轮对及驱动的功能，只承担一条轮对的重量并且保证车轴与轴箱内孔之间无间隙，有效的抵消轴承径向游隙和轴承外圈与轴箱内孔的间隙，有效保证轮对装卡独立性和稳定性;使得在整个加工过程中轮对轴线始终保持固定位置不变。

不落轮镟床驱动轮的摩擦压力，采用了液压直接驱动驱动轮的浮动方式，同时采用伺服阀控制方式。伺服响应速度快，可以最好的保证浮动的及时性及稳定性。被加工轮对轴线的径向位置在加工中固定不动，具有保持、锁定功能，保证被加工轮对轴线径向定位精度;

同时，依据不同的车辆轴箱类型的多样化，需要提供不同的軸箱支撑与压下装置。

2）地铁车外轴箱的压下与轴箱支撑装置。

压下装置：地铁车辆的轴箱上表面为较为平整的铸造平面，在吊装座两侧露出宽度约30mm，轴箱上表面距离车体底架60mm，所以此位置既可以满足不落轮镟床卡爪深入、下压的操作空间，同时也可以满足下压力所需的结构强度，同时压下装置同时会挤压吊装座上两条固定螺栓，防止轮对轴箱窜动。通过多次测试测量与反复比较，决定压装点为轴箱上表面吊装座两侧以固定轴箱。

顶升装置：地铁车辆轴箱的下表面为铸造平面，可以根据顶升。考虑到整条轮对重量以及压下装置的下压力全部作用在轴箱下表面，所以必须增大轴箱与下支撑的接触面积来减小轴箱的压强，避免轴箱因局部受力过大而导致形变，破坏轴箱。综上轴箱下支撑使用截面积为0.195㎡的轴箱支撑块。如下图

3）轻轨车外轴箱的压下与轴箱支撑装置。

压下装置：轻轨动力车厢的轮对轴箱上表面情况与地铁车辆类似，均是采用轴箱上表面为压装点，同时轴向止挡作用在轴箱盖上侧的两条螺栓，同时确保轮对轴心的稳定性。

顶升装置：由于轻轨车辆的轴箱下表面为异形铸造，并且包含了轴箱拉杆装置，拉杆装置不可以受力，所以不能使用完全平面接触的顶升模式，经过反复推敲与辨证，有两种方案可行。第一种方案是设计梯形顶块，梯形顶升装置完美契合了轴箱下表面异形构造，避开轴箱轴箱下侧两个圆形铸造孔，将提升力传到周箱体，躲避不可受力部位。第二种方案是利用轴箱的两个铸造孔，设计两个圆柱工装，穿过铸造孔后使圆柱形工装受力，最终将受力传到周箱体。验证证明两种方案均可行，但是第一种方案的操作性明显要优于第二种方案，降低操作复杂程度，减小操作风险，同时还会增加轴箱支撑的行程，有效增加加工轮对的直径范围。综上采用第一种顶升方式。如下图

3.2轻轨车辆的外装卡形式

轻轨拖车车厢采用的是外轴箱轮对的结构，由于线路不同，采用的轻轨车辆轴箱形式也不同，所以4、8号线的内轴箱装卡方案也会有较大差异。

1）内轴箱装卡方式的实现

内轴箱装卡方式通过顶升内轴箱下表面预留位置，并使用螺栓或拉钩等者其他形式的下拉装置与轴箱连接，通过液压缸下拉连接件，使得整条轮对固定在内轴箱支撑上，实现轮对的稳定并加以镟修修复。

内轴箱系统

2）4号线内轴箱装卡方案

4号线内轴箱采用顶升轴箱中间部位，同时利用轴箱体两个Φ50铸造圆孔，将连接装置伸进圆孔内部，利用液压缸下拉后固定。同时两侧加压下装置压住制动盘外侧轴辅助固定，保证了加工过程中轮对中心线的稳定。装卡方式如下图所示

3）8号线内轴箱装卡方式

有了4号线内轴装卡的经验，8号线设计之初优化装卡结构，采用的是螺纹连接的装卡形式。在内轴箱箱体两侧靠近车轮位置预留两个顶升平台，在平台上分别设置M24mm的螺纹连接孔。

图中红色圆框为装卡预留连接螺纹，装卡机构顶升此位置后，将连接螺栓紧固。

装卡过程为，内轴箱支撑装置提升与轴箱接触后，连接固定螺栓，最后使用液压油缸提供合适的下拉力，就可以保证加工过程中轮对中心线的稳定性。

此转卡方案由于顶升与装卡的位置为轴箱两侧，不需要压下装置辅助下压即可保持轮对稳定。

4、不落轮镟床与工程车辆的接口

轻轨、地铁车辆的平稳运行也不可缺少各种类型的工程车辆，目前在用的工程车辆包含：地铁打磨车、平板车、平板调车、接触网作业车、内燃机车、网轨检测车、放线车、接触网作业车。所有工程车均采用外轴箱形式的轮对，所以装卡方式与地铁车辆类似，同时部分车辆在轴箱上专门设计了顶升与下压接口位置，下面以今创生产的450型内燃车为例说明。

江苏今创生产的450型内燃车外外轴箱形式的轮对，其中外轴箱上开有80mm宽孔，支撑装置与压下装置下压预留接口。如下图所示

装卡过程中只需要将顶升装置顶升轴箱下表面，壓下装置深入孔内下压即可稳定加工轮对的中心轴线。装卡如下图

其他工程车辆的装卡方式与今创450型内燃车类似。

5、总结

车辆运行的重中之重为走行部，而轮对的质量是走行部是否稳定的基础，如何快捷、准确的加工车辆轮对是我们一直追求并为之努力的方向。同时如何快捷稳定的装卡也离不开车辆轴箱的进一步优化，希望达诺巴特公司、车辆供应厂家与我们使用单位共同努力，为长春轨道交通的快速发张保驾护航。