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[摘 要]转向架在线更换设备是用来完成铁道车辆检修的重要设备，且在线更换设备的应用效率相当高。目前，该设备已被广泛应用到我国各动车运用所，且成效显著。为此，本文笔者结合实践经验，就铁道车辆转向架在线更换设备进行研究。
[关键词]转向架；在线更换设备；车体支撑装置
中图分类号：TK651.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0363-01
一、引言
转向架作为铁道车辆关键性的行走机构，对铁道车辆运行的安全性起着直接性的作用，因此必须确保转向架良好的运行状态及综合性能。众所周知，任何铁道车辆运行里程达到特定限值后，均需对转向架进行更换检修，由此在线更换设备应运而生，且目前已被应用到我国各动车运用所。铁道车辆转向架在线更换设备的用途有：就检修基地停靠的铁道车辆，采用在线更换的方式更换掉出现故障的轮对或转向架，以实现检修的高效性及简单化；就检修基地停靠的铁道车辆，在线更换掉如变流机、变压器等大型部件；在线快速更换轨距不同的过境列车的转向架，以实现过境铁道车辆的高效运行。此外，转向架在线更换设备也发挥承重弹簧的辅助设备。
转向架在线更换设备使用的基本要求包括：使用环境的温度为﹣20～﹢45℃、最高相对湿度≤95%；可用到各类标准轨距为14.35cm的铁道车辆，且无需解体便可完成对各型转向架的在线更换；设备的安装应方便检修人员对转向架的分解及对连接件的拆装，可见转向架在线更换设备应具有较佳的通用性、适用性及安全可靠性。此外，设备设有信号警示及安全连锁控制功能，且由微机工作站来完成对转向架更换操作进行控制，因此微机工作站与段（所）管理系统间应设接口。表1-1为转向架在线更换设备的主要技术参数。
二、铁道车辆转向架在线更换设备研究
转向架在线更换流程如图2-1所示。
结合转向架更换流程可知，铁道车辆转向架在线更换设备的组成相当复杂，而本章节着重从下列方面就该设备进行研究讨论。
（一）车体支撑装置
车体支撑装置由车体托架及龙门架等组成，其作用原理为：转向架更换过程，托起车体的某一端。转向架更换设备装设部位的轨道侧面均设有龙门架，且距离股道中心约1770mm。龙门架立柱及纵向梁全部为箱型组合钢结构。目前，龙门架均设有可移动式车体托架，以满足各种车型驾车的要求。车体托架的种类较多，比如支撑托架、托架垂直升降传动电机、托架纵向移动机构驱动电机、车体支承滑块等。车体托架能够顺着龙门架纵向梁方向移动。若基准选为龙门架纵向梁中心，则车体托架由减速机构及伺服电机带动，并经齿轮齿条实现传动，同时能够顺着龙门架纵向梁前/后滑动1000mm；顺着龙门架纵向梁经传动丝杠及蜗轮蜗杆减速箱升降300mm；车体支承滑块经齿轮齿条及伺服减速机构水平移动500mm。需要强调的是，各型车辆设有完全不同的架车位置，因此车体托架顺着龙门架纵向梁移动的实际距离也存在差异。
（二）活动轨道桥
活动轨道桥具体由定位锁紧装置、转向架横向移动小车及标准轨（长5000mm、速度50kg/m）组成，其中转向架横向移动小车采用H型框架结构，而标准轨由标准扣件装设在小车的纵向组合梁上，以方便检修作业。轨道桥装设在轨道桥升降装置的托梁上，以实现轨道桥升降，即活动轨道桥由顶起的油缸实现上升运动，同时经固定支座实现与固定钢轨彼此连接。支座的固定销孔与活动轨道桥端部的横向定位销轴彼此配合，以此对活动轨道桥进行横向定位，此外经支座的锁紧油缸实现活动轨道桥的竖向支撑锁定。结合表1-1可知，活动轨道桥的跨度达5000mm，因此活动轨道桥中间部位由托梁顶起的同时，托梁端部也经基础座的锁紧油缸拖住托梁，以实现轨道桥垂直刚度的增加。活动轨道桥长度方向的侧面均设有四个间距为1235mm/2500mm的竖向支撑点，以使活动轨道桥产生更高的稳定性及结构刚度。
（三）活动轨道桥升降装置
活动轨道桥升降装置具体由绳轮平衡机构、直线导轨导向机构（2套）、顶升油缸等组成。该装置多用来完成待更换转向架的升降，且由一个最大顶升力为50t的油缸来实现控制。如高速动车转向架采用二系弹簧，则转换架更换过程，空气弹簧始终保持着排气状态，而油缸顶升力约为10t，注意此时必须保证油缸的顶升力≤车辆自重的1/2，以便顺利实现对二系钢圆弹簧型转向架进行更换。升降装置设有两套导向机构，以确保顶升油缸升降过程转向架的平稳升降。轨道桥升降装置托架的侧面均设有一套钢丝绳滑轮组，以规避偏载的影响及控制轨道桥升降装置升降的平稳度。
（四）电气控制系统
电气控制系统具体采用下位机及基于PLC的上位机结构形式，具体用来完成对转向架更换进行控制。电气控制系统主要由信息采集处理系统、信号识别系统、信号指示及报警系统组成，且可对下列方面进行自动控制：车体支承座的纵横向及水平向移动、活动轨道桥升降油缸及转向架存放托架油缸的升/降、活动轨道桥锁紧油缸及转向架存放线盖板锁紧油缸等。信号采集处理系统及识别系统分别用来完成下列事项：采集车体支撑装置的定位信号、活动轨道桥锁紧连接的状态信号、轨道桥升降油缸的到位信号等。信号指示及报警系统主要完成列车限速驶入、被更换转向架定位、作业状态及作业完毕线路状态等信号指示。
三、结语
结合前文可知，目前，转向架在线更换设备已被广泛应用到我国各动车运用所，且实践表明，该设备具有实用性强、可靠性高及技术先进性的优点。本文仅谈及转向架在线更换设备的基本要求、主要技术参数及主要组成部分，因此对该领域的研究尚待深入。此外，转向架在线更换设备的运用过程，电气控制系统容易出现故障，因此重视转向架在线更换设备电气控制系统常见故障的研究也非常必要，即电气控制系统常见故障的分类研究及如何有效处理此类故障，由此提高转向架在线更换设备维修检查的效率，从而更好地为现代化经济的发展及人类文明的进步服务。
参考文献
[1] 朴明伟，梁树林，方照根等.高速转向架非线性与高铁车辆安全稳定性裕度[J].中国铁道科学，2011，32（3）：86-92.
[2] 马立.日本铁道车辆转向架的研究与发展历程[J].铁道机车车辆，2010，30（6）：41-45.
[3] 杨亮亮，罗世辉，傅茂海等.三大件转向架摇枕纵向载荷的数值模拟研究[J].中国铁道科学，2014，35（5）：62-69.
[4] 金新灿，孙守光，陈光雄等.车辆通过道岔时转向架结构系统振动特性研究[J].工程力学，2007，24（1）：178-185.
[5] 贾朋磊，巫红波.广州地铁三号线车辆转向架动力学性能分析[J].铁道机车车辆工人，2010，（7）：7-10.
[6] 涂汉卿.铁道车辆转向架在线更换设备[J].铁道车辆，2012，50（5）：34-36.
[关键词]转向架；在线更换设备；车体支撑装置
中图分类号：TK651.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0363-01
一、引言
转向架作为铁道车辆关键性的行走机构，对铁道车辆运行的安全性起着直接性的作用，因此必须确保转向架良好的运行状态及综合性能。众所周知，任何铁道车辆运行里程达到特定限值后，均需对转向架进行更换检修，由此在线更换设备应运而生，且目前已被应用到我国各动车运用所。铁道车辆转向架在线更换设备的用途有：就检修基地停靠的铁道车辆，采用在线更换的方式更换掉出现故障的轮对或转向架，以实现检修的高效性及简单化；就检修基地停靠的铁道车辆，在线更换掉如变流机、变压器等大型部件；在线快速更换轨距不同的过境列车的转向架，以实现过境铁道车辆的高效运行。此外，转向架在线更换设备也发挥承重弹簧的辅助设备。
转向架在线更换设备使用的基本要求包括：使用环境的温度为﹣20～﹢45℃、最高相对湿度≤95%；可用到各类标准轨距为14.35cm的铁道车辆，且无需解体便可完成对各型转向架的在线更换；设备的安装应方便检修人员对转向架的分解及对连接件的拆装，可见转向架在线更换设备应具有较佳的通用性、适用性及安全可靠性。此外，设备设有信号警示及安全连锁控制功能，且由微机工作站来完成对转向架更换操作进行控制，因此微机工作站与段（所）管理系统间应设接口。表1-1为转向架在线更换设备的主要技术参数。
二、铁道车辆转向架在线更换设备研究
转向架在线更换流程如图2-1所示。
结合转向架更换流程可知，铁道车辆转向架在线更换设备的组成相当复杂，而本章节着重从下列方面就该设备进行研究讨论。
（一）车体支撑装置
车体支撑装置由车体托架及龙门架等组成，其作用原理为：转向架更换过程，托起车体的某一端。转向架更换设备装设部位的轨道侧面均设有龙门架，且距离股道中心约1770mm。龙门架立柱及纵向梁全部为箱型组合钢结构。目前，龙门架均设有可移动式车体托架，以满足各种车型驾车的要求。车体托架的种类较多，比如支撑托架、托架垂直升降传动电机、托架纵向移动机构驱动电机、车体支承滑块等。车体托架能够顺着龙门架纵向梁方向移动。若基准选为龙门架纵向梁中心，则车体托架由减速机构及伺服电机带动，并经齿轮齿条实现传动，同时能够顺着龙门架纵向梁前/后滑动1000mm；顺着龙门架纵向梁经传动丝杠及蜗轮蜗杆减速箱升降300mm；车体支承滑块经齿轮齿条及伺服减速机构水平移动500mm。需要强调的是，各型车辆设有完全不同的架车位置，因此车体托架顺着龙门架纵向梁移动的实际距离也存在差异。
（二）活动轨道桥
活动轨道桥具体由定位锁紧装置、转向架横向移动小车及标准轨（长5000mm、速度50kg/m）组成，其中转向架横向移动小车采用H型框架结构，而标准轨由标准扣件装设在小车的纵向组合梁上，以方便检修作业。轨道桥装设在轨道桥升降装置的托梁上，以实现轨道桥升降，即活动轨道桥由顶起的油缸实现上升运动，同时经固定支座实现与固定钢轨彼此连接。支座的固定销孔与活动轨道桥端部的横向定位销轴彼此配合，以此对活动轨道桥进行横向定位，此外经支座的锁紧油缸实现活动轨道桥的竖向支撑锁定。结合表1-1可知，活动轨道桥的跨度达5000mm，因此活动轨道桥中间部位由托梁顶起的同时，托梁端部也经基础座的锁紧油缸拖住托梁，以实现轨道桥垂直刚度的增加。活动轨道桥长度方向的侧面均设有四个间距为1235mm/2500mm的竖向支撑点，以使活动轨道桥产生更高的稳定性及结构刚度。
（三）活动轨道桥升降装置
活动轨道桥升降装置具体由绳轮平衡机构、直线导轨导向机构（2套）、顶升油缸等组成。该装置多用来完成待更换转向架的升降，且由一个最大顶升力为50t的油缸来实现控制。如高速动车转向架采用二系弹簧，则转换架更换过程，空气弹簧始终保持着排气状态，而油缸顶升力约为10t，注意此时必须保证油缸的顶升力≤车辆自重的1/2，以便顺利实现对二系钢圆弹簧型转向架进行更换。升降装置设有两套导向机构，以确保顶升油缸升降过程转向架的平稳升降。轨道桥升降装置托架的侧面均设有一套钢丝绳滑轮组，以规避偏载的影响及控制轨道桥升降装置升降的平稳度。
（四）电气控制系统
电气控制系统具体采用下位机及基于PLC的上位机结构形式，具体用来完成对转向架更换进行控制。电气控制系统主要由信息采集处理系统、信号识别系统、信号指示及报警系统组成，且可对下列方面进行自动控制：车体支承座的纵横向及水平向移动、活动轨道桥升降油缸及转向架存放托架油缸的升/降、活动轨道桥锁紧油缸及转向架存放线盖板锁紧油缸等。信号采集处理系统及识别系统分别用来完成下列事项：采集车体支撑装置的定位信号、活动轨道桥锁紧连接的状态信号、轨道桥升降油缸的到位信号等。信号指示及报警系统主要完成列车限速驶入、被更换转向架定位、作业状态及作业完毕线路状态等信号指示。
三、结语
结合前文可知，目前，转向架在线更换设备已被广泛应用到我国各动车运用所，且实践表明，该设备具有实用性强、可靠性高及技术先进性的优点。本文仅谈及转向架在线更换设备的基本要求、主要技术参数及主要组成部分，因此对该领域的研究尚待深入。此外，转向架在线更换设备的运用过程，电气控制系统容易出现故障，因此重视转向架在线更换设备电气控制系统常见故障的研究也非常必要，即电气控制系统常见故障的分类研究及如何有效处理此类故障，由此提高转向架在线更换设备维修检查的效率，从而更好地为现代化经济的发展及人类文明的进步服务。
参考文献
[1] 朴明伟，梁树林，方照根等.高速转向架非线性与高铁车辆安全稳定性裕度[J].中国铁道科学，2011，32（3）：86-92.
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[3] 杨亮亮，罗世辉，傅茂海等.三大件转向架摇枕纵向载荷的数值模拟研究[J].中国铁道科学，2014，35（5）：62-69.
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[6] 涂汉卿.铁道车辆转向架在线更换设备[J].铁道车辆，2012，50（5）：34-36.