轨道车辆车体钢结构专用架台车构思与设计

黄丰田

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111）

车体钢结构的生产是轨道车辆制造的重要环节，架台车是车体总装工序之后使用最重要的工艺装备，贯穿于总装之后的各工序和工序之间的运输，直至车体钢结构交验完工。

1 背景

在传统机车车辆制造过程中使用的架台车，主要是利用已报废的货车或客车车辆的旧转向架，按照工艺需求改造而成。在使用中经常发生卡轨、倾斜、晃动等问题，安全性、稳定性非常差，同时维护保养难度大，不方便存放。同时存在重量和体积大、结构复杂、运行笨重等问题。

产生的主要原因是由于旧转向架适合用于直道、大曲率半径弯道、低速、重载状态，利用其改造成架台车时已经报废，使用状态非常差。受客观环境、技术水平等因素影响，过去企业均使用这类架台车，按现在的生产节拍和技术需求，其已经无法满足现代的生产需要。

为满足现代轨道车辆企业的生产需要，提高工艺装备水平，设计制造新型的车体钢结构专用架台车，本文介绍了一种适用于轨道交通钢结构运输的专用架台车的设计方案。

2 设计方案

2.1 总体设计

架台车的设计是满足现代轨道车辆制造业车体钢结构生产线的工序直线运转，主要设计参数：两台同时使用承载15吨、轨道距离为1435mm，升降支撑高度800～1100mm、支撑间距1800～2300mm，牵引车低于12km/h。架台车包括车架组成、车轮组成、升降支撑和铁鞋等。具体设计方案如图1所示。

2.2 车架组成设计

车架组成采用钢板和型材焊接制造，包括主横梁、侧梁、外端横梁。

主横梁由两根槽钢对接，两端铺设450×240×14mm的连接钢板并设计长250mm、宽70mm通槽，便于升降支撑的安装。

每个侧梁由两根80×160×7方管和钢板组成框架结构，分别焊接在主横梁的两端。在侧梁的两端分别设计长250mm、宽70mm的4个通槽，便于车轮组成的安装，在侧梁的两端分别使用外端横梁连接，组成架台车的车架组成。如图2所示。

图1 架台车的总体方案

图2 车架组成

用强度、刚度大的主横梁和侧梁组成“H”型主框架，是能够承载车体钢结构的垂向重力，但承受车体钢结构的牵引力时，则刚性稳定性不够，因此，在侧梁外端部用小横梁将侧梁连接形成“日”型的整体构架，极大地提高了整体强度、刚度，并且重量轻、承载力大，能够满足车体钢结构的承载与运行。

2.3 车轮组成设计

车轮组成采用车轮通过键固定在传动轴中央，传动轴两端使用调心轴承座支撑，调心轴承座安装在车架侧梁上。

这种车轮结构简单，制造成本低，具有承受载荷大，传动平稳，轮缘磨耗轻，通过调心轴承的调整作用，使4个支撑轮与轨道密贴，以抵消轨道安装产生的不平度误差，通过车体重力作用在车轮轮缘踏面上产生侧向导向力，使架台车沿着轨道中心行驶，以抵消轨道安装产生的平行度及宽度误差，因此这种架台车车轮结构具有较强的纠错能力和对中能力，能够满足架台车在车体钢结构生产线使用工况。

车轮设计：

架台车的车轮材料采用锻造45#钢，车轮断面主要由2个连接圆弧R8和R10及踏面锥度由1：10组成轮缘踏面结构，车轮两侧腹板处设有减重槽，以减轻车轮重量和提高车轮转动惯性。经调质HB240～280和轮幅外轮廓表面HRC55～60热处理工艺，如图3所示。

图3 车轮踏面参数

踏面锥度的选择，踏面锥度小车辆的直线稳定性好，但是曲线通过性能差，纠错能力差，对轨道安装精度要求高。踏面锥度大车轮的直线稳定性差，但是曲线通过性能好，对轨道安装精度要求相对较低。考虑到是在车体钢结构生产线使用工况是直线运行，所以采用踏面锥度1：10。

2.4 升降支撑设计

车体钢结构支撑具有升降功能，主要是满足车体钢结构总装之后各工序的作业高度不同的工艺需求，同时必须符合低位运行安全作业的要求。因此架台车的支撑必须具备升降功能。升降支撑选用螺旋升降机，单个起重额定载荷5吨，在升降丝杠底端设计防反转装置和防脱螺母，防止使用过程发生自转和螺母脱落事故，导致车体倾斜，影响安全生产。

3 结语

本文介绍了传统架台车的发展过程，指出传统架台车在使用中存在的问题，并对这些问题进行了原因分析。采用优化结构的设计架台车，解决了架台车卡轨、车体倾斜、车体晃动等问题，提升了架台车的使用功能，提高了架台车在运行的稳定性和安全性，收到了良好的生产效益。