城轨车辆车钩高度调整研究

刘和平　丁宝英

[摘 要] 文章系统阐述了城轨车辆车钩高度尺寸的重要性和调整的基本方法，通过新加坡城轨车辆车钩高度尺寸超差的原因分析及解决方法，归纳出城轨车辆车钩高度调整的基本方法和预防措施，对车辆制造商和地铁运营公司具有现实意义。

[关键词] 城轨车辆；车钩高度调整；原因分析；基本方法；预防措施

[作者简介] 刘和平，南车青岛四方机车车辆股份有限公司高级工程师，山东 青岛，266111；丁宝英，南车青岛四方机车车辆股份有限公司高级工程师，山东 青岛，266111

[中图分类号] U270.34 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2012）11-0028-0005

城轨车辆之间是由密接式自动车钩或半自动车钩连接的，车钩具有连接、牵引及缓冲的作用。城轨车辆运行中，当相互连接的两车钩高度差超过允许范围时，会影响列车的可靠性、平稳性、舒适性，甚至危及车辆的运行安全。所以，在车辆制造和运用检修时必须对车钩高度进行调整，满足制造技术条件和检修技术条件的要求，达到车辆安全运行的目的。

车辆车钩高度是指车钩水平中心线距离轨道上平面的距离，其高度尺寸由以下几方面尺寸或因素构成：车轮直径、转向架四角高差、一二系悬挂装置调整垫厚度、车钩安装面垂直度、车体枕梁外挠度、车钩本身尺寸。在车辆设计时，车轮直径、车体枕梁外挠度、转向架四角高差及一二系悬挂装置等垂直尺寸链均有设计计算；车辆制造时，需严格按照设计技术要求的尺寸公差进行加工制造。车辆落成时，主要通过车辆二系悬挂（空气弹簧）调整垫、车钩本身调节装置进行车钩高度尺寸的调整来满足车钩高度的技术要求。如果满足不了公差要求，就要进行整个垂直尺寸链的检测，查找问题的根源，就会造成车辆抬车落转向架、尺寸检测、故障处理等重大返工，影响到车辆生产进度、交期，增加了制造成本。

本文通过新加坡城轨车辆车钩高度调整的实践，总结归纳出一种简单有效的车钩高度调整方法，可以有效地预防和解决车钩高度超差问题。

一、问题的提出

1. 新加坡城轨车辆为A型车辆、6辆编组，由两个电动车组单元（EMUs）组成，每个电动车组单元由两辆动车和一辆拖车组成。编组形式为：+DT-M1-M2 + M2-M1-DT+

其中：+——全自动车钩；

-——半永久牵引杆（带电钩）。

DT车一位端车钩为全自动车钩，二位端车钩为半永久牵引杆。

全自动车钩在紧急救援、列车连挂和牵引车辆时使用。具有以下特性：

（1）自动机械、气路、电路连挂；

（2）可在司机室内操作，实现自动解钩，亦可以通过在轨道侧手动解钩；

（3）设置气液缓冲装置，满足列车连挂、碰撞时能量吸收的需要，确保车钩水平、垂直和扭转运动；

（4）随着机械连挂的同时，空气管路也自动连接起来；

（5）当车钩未连挂时，对中装置将使车钩保持在纵向中心位置。

新加坡城轨车辆落成后车钩高度尺寸技术要求为770+10-15mm，如果车钩高度尺寸超差，将严重影响车钩上述功能的实现，甚至危及城轨车辆运行安全，是车辆制造商和地铁运营公司重点控制的质量项点。

2. 新加坡城轨车辆DT2车在国内某公司生产时，整车落成后检验时发现：一位端车钩高度尺寸超差，实测为745mm，超差10mm（低）。车钩高度尺寸测量位置如图1：

二、问题查找

将该车辆推入标准计量轨道，根据图2所示位置图，对车辆落成后车体、转向架、落车数据进行测量，数据如下：

1. 车体挠度相关尺寸测量

由于车辆落成后车体钢结构挠度无法测量，通过测量车体钢结构外在尺寸特征进行车体挠度的描述，通过测量表1中相关尺寸，分析对比如下：

枕梁中心处距轨面的距离：（2位端-1位端）max= B4-A1=862-851=11 mm

边梁端部距轨面的距离：（2位端-1位端）max= 4处-2处/ 2处-1处=854-835=19 mm

根据车辆车体制造技术条件，车体枕梁内挠度技术要求为14～17mm，枕梁外挠度无技术要求。经查阅该车辆工序质量确认表，枕内挠度记录为16mm，与上述所测“枕梁中心处距轨面的距离”外在特征描述趋势相符。车体钢结构枕梁内挠度满足技术要求，但挠度值在技术要求范围的偏上限。

2. 转向架及整车落成相关尺寸测量（见表2）

转向架总成由日本川崎公司供货，调阅一位转向架（编号110253）、二位转向架（编号110252）质量记录，发现只有产品合格证，无具体转向架落成工序质量记录。

通过以上测量，得出结论如下：

（1）车轮直径尺寸合格。

（2）一位端车钩高度超差10mm（低）。

（3）1位角轴箱簧吊座与吊架间间隙超差1mm。

（4）枕梁下平面距轨面的距离一位端比二位端低7～8mm。

（5）车体四角高一位端比二位端低19mm，即车辆前后（纵向）倾斜，前低后高。

（6）空簧高度测量基准点距离轨面高度：一位转向架比二位转向架低3～4mm。

（7）牵引梁下平面距轨面的距离：一位端比二位端低12mm。

三、原因分析

车辆落成后车钩高度尺寸超差的原因比较复杂，主要原因有：车轮直径、车体挠度、转向架落成尺寸、车钩安装面的垂直度、车钩本身的尺寸等。

1. 车轮直径。经测量车轮直径尺寸合格（见表2）。

2. 车体挠度。车体钢结构枕梁内挠度合格，但枕梁外挠度技术条件无要求，为设计缺陷，需要加入枕梁外挠度要求。

3. 转向架落成尺寸。转向架构架四角高尺寸是影响车钩高度公差的重要尺寸链之一，本车转向架为外购配件，不能提供转向架落成质量记录，为供方缺陷，需要加入该项要求。

4. 车钩安装面的垂直度。车钩安装座安装时使用工装，保证了车钩安装面垂直度不大于1 mm的要求。

5. 车钩本身的尺寸。DT2车一位端为全自动车钩，经查验车钩的技术参数及供货质量记录，发现车钩本身尺寸超差的质量问题。

6. 车体挠度。新加坡DT2车整车落成后，车体（枕内/外）挠度因枕梁下平面不在同一平面内，无法直接测量。采用在一位端和二位端（边梁处）拉一条线绳的测量方法，并绘制了挠度曲线（见图3），DT车总长23830mm，用拉紧线绳的测量方法，虽然测量数据不十分准确，但曲线形状和挠度趋势可供参考。

从图3可以看出：一位端枕梁外挠度比二位端枕梁外挠度大，通过对新加坡地铁第2、7-12列城轨车辆DT1、DT2车整车落成相关数据统计分析发现，第7-12列存在一位端车钩比二位端车钩低的现象：DT1车一位端车钩比二位端车钩低1-12mm，DT2车一位端车钩比二位端车钩低2-8mm，详细数据见附表1。

7. 转向架

由于转向架由日本川崎整体供货，除合格证外没有任何检测记录，无法分析转向架是否存在问题，决定更换该车转向架。更换转向架后，经测量一位端车钩高度尺寸实测为753mm，超差2mm（低）。

原转向架和新转向架落车后相关尺寸对比见表3。

从上表可知，空气弹簧上平面距轨面的距离：

原转向架：一位架与二位架相比，一位架一位侧低7mm，一位架二位侧低8mm；

新转向架：一位架比二位架相比，一位架一位侧高1mm，一位架二位侧低1mm。

因此，一、二位转向架高度差大（即：空气弹簧上平面距轨面的距离）也是造成一位端车钩低的原因之一。

综合以上几方面的原因分析，得出结论：车体枕外挠度大、一/二转向架高度差大，组装累积误差是造成新加坡城轨车辆DT2车一位端车钩高度尺寸超差的直接原因。

四、解决措施

1. 现车处理措施

（1）更换转向架。

（2）落车时，调节高度调节杆、满足尺寸 [（260+t）±3、t=0 t：空气弹簧用垫片]来调整空簧高度，进行整车落成、调整，技术、质量部门进行现场技术要求验证。

（3）调整车辆落成参数，直至满足车钩高度770+10-15mm的技术要求。

2. 后续车处理措施

（1）技术部门修改车体制造技术条件，增加车体底架枕梁外部挠度的技术要求；质检部门做好检验策划和记录工作。

（2）转向架供货商提供一、二位转向架高度差的控制尺寸和范围。

（3）工艺部门系统策划如何实现车体枕外挠度尺寸的工艺措施，测量及控制转向架四角高，修改车辆落成作业指导书，配置相应的工艺装备，进行工艺验证后下发正式工艺文件。

（4）制造部门按照新的车体枕外挠度技术要求、转向架四角高测尺寸要求、落车工艺文件进行施工。

五、实施效果和现实意义

1. 解决了新加坡城轨车辆DT2车一位端车钩低的问题。

2. 从设计、工艺、制造方面，系统地解决了新加坡地铁车钩低的惯性质量问题。

3. 通过对新加坡第18-22列车的工艺验证，上述措施有效、适用。

4. 车辆制造商和地铁运营公司可以通过新加坡城轨车辆车钩高度的调整方法，系统修订或编制技术文件，保证车辆制造质量和检修质量，保证车辆运营安全。