铁道车辆检修时构架尺寸检测的工艺设计

孙丰晖

摘 要：文章以CRH380A及典型国内B型地铁为例，介绍了转向架构架高级别检修时的尺寸检测工艺要求，重点阐述了检测设备的选型、检测方案的制定等内容。结合实际操作过程，详细讨论了检测过程中的重要影响因素，有效保证了检测结果的准确性和稳定性。

关键词：构架检修;尺寸检测;三坐标

中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）09-0014-02

随着国内高速铁路及城市轨道的快速发展，动车组及地铁车辆的检修需求随之增大。转向架构架作为车辆的核心部件之一，为保证车辆的安全运行及掌握构架变形规律，一般高级别检修（如动车组五级修、地铁车辆架大修等）都要求对其关键尺寸进行检测（主要是承受重载部位，如横梁间距、侧梁间距、制动吊座间距等）。CRH380A及某B型地铁的转向架构架检修尺寸检测要求如图1所示。

1 检测方案

1.1 检测设备确定

根据构架尺寸检测的测量范围、精度要求（通常测量设备的最大允许误差应满足被测特种公差的1＼3～1＼10），检测设备选择如下：

采用接触式的固定三坐标测量设备（如桥式三坐标测量机），具有测量范围大、精度高、自动化程度高等优势，但具有对环境要求高、占地面积大、整备周期长（如同温时间）、投资较大等问题;适用于精度要求高、检测项点多的情况，如新制构架的尺寸检测等[1]。

采用便携式关节臂测量设备，具有占地面积小、操作灵活简便、环境要求小、投资少等特点;适用于检修时的构架检测;设备要求测量范围：≥φ3500mm，单点重复精度：≤0.06mm，空间长度示值误差：≤±0.08mm。

1.2 检测流程

1.2.1 分析检测项点

主要分析无法直接检测项点（如孔距、基于到车轴中心的距离等）的计算方法。借助第三个测量点，通过间接换算获得目标值;此类方法注意第三个测量点的稳定性，表面状态不良及容易变形的尽量不要选择。如检测孔距，检测圆孔内表面，形成圆形投影，计算圆心间距即可;基于到车轴中心的距离，由于车轴中心无法找到，可通过第三个基准面转化需求尺寸。

1.2.2 选择基准面

基准面一般选择大范围内的精加工基准块（如侧梁端部基准块）表面（如设计、新造加工基准面），重点考虑塑性变形较小、刚性较好的基准面，尽量避免使用通过测量特征状态的特征面和局部圆弧面。

1.2.3 制定检测流程

按照检测需求，建立坐标系（一般选用空间笛卡尔直角坐标系），确定测量点位，编制检测流程，并保证点位周边有足够的检测空间，确认需拆除部件;检测数据均为二维平面尺寸，但是测量设备检测的是三维空间尺寸，这就需选择基准面，利用投影转化尺寸[2]。

1.2.4 整备

根据需要拆除零部件，测量点周边区域（约10mm）需脱漆处理，漏出金属面，保证测量点的表面平整。

1.2.5 检测过程

按照检测流程提示进行点位的测量，对于出现异常的数据需重新复测。检测过后及时核对检测报告，最后进行油漆恢复及零部件安装。

2 检测影响因素

2.1 安装平台要求

便携式三坐标一般需固定在三脚架、真空吸盘、磁力吸盘等专用底座上，严禁将设备放置在容易变形的平台（如木质、薄钢板等）上。同时，应避免周围区域振动过大，要求被测构架需放置牢固，不能出现晃动情况。

2.2 人员要求

由于便携式关节臂三坐标是靠人工寻找确认点位，同时探针及被测表面粗糙度等因素，设备点位感应力对测量结果有一定影响，不同人员手感存在差异。因此，最好固化相关操作人员，减少人员导致的检测差异。

2.3 几何特征的选取

三坐标按照“预先编制检测方案—收集点位数据—建立检测模型”方式获得预期检测结果，因此点位选取十分重要，采点基本要求如下：

采点分割区域通常应均布在采集区域表面;采点具体位置不能规律分布，避免机械加工中存在的系统或周期误差，如一条周期性变形的直线等。

2.4 温度要求

虽然检测设备内置了温度检测及补偿程序，但是周围温度变化过快会影响检测结果。一般要求，5min内温度变化不大于5℃，工作环境温度满足10℃～40℃要求。

2.5 探针的校准及补偿

探针拆装、环境温度变化较大、长时间未使用时，都应该进行校准，校准时应符合环境要求（一般要求20±0.5℃，被校仪器的同温时间不小于4h，开机预热时间不小于0.5h），进行单点重复精度及空间长度示值误差的双重校准，具体可参照《JJF1408 关节臂式坐标测量机校准规范》执行。另外，设备检测输出为探针中心的坐标值，为输出测量点的实际坐标值，需在探针中心的坐标值上增加偏移量。在特征测量采点结束后，以补偿线为界限，向上（或线内）移动探针进行确认，则向线的下方（或线外）增加一个偏移量进行探针补偿，球形探针补偿原理如图2所示。

2.6 螺纹孔的检测

考虑到螺纹孔检测一般都是为了获得孔中心位置，因此探针直径最好小于等于螺距，采点时需保证探针放置在两螺牙中间位置，多次采点即可得到圆形，进而确定中心点位;但是一般球形探针的最小规格直径约1mm，无法按照上述要求检测小直径的螺紋孔（小于M8螺纹孔），所以需选用圆柱形探针检测螺纹孔，螺纹孔的检测如图3所示。

2.7 其余注意事项

参考新造检测方案（重点是基准面选取，辅助测量点选择等），结合便携式关节臂三坐标的特点制定方案。这样，对检测结果的一致性更好;检测过程中尽量避免构架移动位置，否则应重新选择检测基准面;设备开机预热时间不少于30min。

3 结语

转向架构架的全寿命尺寸检测对于了解构架的变形规律，掌握构架失效形式具有重要作用。因此，构架检修时应严格按照检修规程要求进行尺寸检测，尽量消除因操作不当、设备不良等原因导致的测量误差，文章对提高构架尺寸检测的准确性及一致性具有较高指导意义。

参考文献

[1] 孙睿.地铁车辆架修转向架检修布局及工艺探讨[J].现代城市轨道交通，2018（2）：23.

[2] 赵传迅.动车组故障检修数据处理技术研究与应用[J].内燃机与配件，2019（17）：177-178.