城轨车辆轮对跑合试验台概述

邢绍庆

（中国北车集团大连机车车辆有限公司,辽宁 大连 116022）

城轨车辆轮对跑合试验台概述

邢绍庆

（中国北车集团大连机车车辆有限公司,辽宁 大连 116022）

介绍了城轨车辆轮对跑合试验台的项目来源、结构、主要技术参数及创新点和应用前景。

项目来源；结构 技术参数；创新点；应用前景

1 前言

2012年5月29日中国北车集团大连机车车辆有限公司同中国北车集团大连机车车辆有限公司电机电器厂签定计划合同（合同编号12MM6201008B）“城轨车辆轴箱跑合试验台”和“城轨车辆齿轮箱跑合试验台”，其可统称为“城轨车辆轮对跑合试验台”。城轨车辆轮对跑合试验台是模拟轮对运转情况的专用试验台，能够对装车前的轻轨、地铁轮对（有轴箱、无轴箱）进行跑合，即在不同转速和不同旋转方向时，通过检测齿轮箱、齿轮箱输出轴轴承的温度变化和振动烈度变化以及齿轮箱油温的变化来分析判断齿轮箱各部件的适配状态和性能。从而防止因轴承生产及组装质量问题，而引发的轮对运行早期的热轴、燃轴事故，进一步完善了对轴承生产及组装质量的检测，对于城轨车辆的安全运行有着重要的意义。

2 结构组成特点

试验台由平台、支架、调频电机和控制系统等组成。控制系统有工控机、PLC、振动仪表、变频器等。系统结构如图1所示。图2为齿轮箱跑合试验台；图3为轴箱跑合试验台；二者在电气及就监控软件方面的操作上完全一致。图4为控制柜和变频柜。图5为设备整体样貌。

图1 试验台系统结构图

图2 齿轮箱跑合试验台

图3 轴箱跑合试验台

图4 控制柜和变频柜

图5 设备整体样貌

3 主要技术特征

（1）城轨车辆轮对跑合试验台上位机软件HXD3BMonitor.exe，是基于.net平台开发的，支持window2000及以上操作系统，需要安装.net framework 2.0软件。

（2）动车轮对跑合与拖车轮对跑合采用集中式试验，试验台配有两个驱动电机，一个与轮对驱动轴联轴节配合，用于驱动动车轮对，一个通过摩擦轮与车轮轮辋接触，用于驱动拖车轮对。

（3）齿轮箱轴箱跑合试验台采用弹性直连式传动（80公里），并配备80-160公里的传动备案，且可在设定的速度、时间下运转，设备带有电阻制动功能。

（4）轴箱跑合试验台采用弹性摩擦轮式传动，并经过多次的设计计算，和现场多次试验，成功的制作出长效摩擦轮（可运行5-6万公里）。

（5）采用全电脑式操作台，配有操作按钮、仪表和测控计算机，操作台设计符合人体工学，操作舒适，各项数据观察直观，采用独立结构，立式布置，实现了准确的各种试样的试验信号的采集。

（6）安全性能：试验台需符合GB/T 18216.1-2000 交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全、防护检测的试验、测量或监控设备外壳防护等级符合GB4208-2008 外壳防护等级（IP代码）。

采用磁吸贴片测温方式，可对轮对滚动轴承及齿轮箱轴承温升进行检测。设有超温报警装置，当检测温升超过标准时自动报警，并自动停止磨合。采用数字直流驱动电源对车轮进行旋转驱动，并有速度传感器自动测量轮对转速。

（7）外观结构美观：所有金属表面除装配面外进行表面防护涂装处理。柜体及各结构件的外观，无明显的凸凹不平或机械划伤，无裂纹、毛刺和严重锈蚀等缺陷。

（8）该试验台的电气控制系统采用了先进可靠的西门子可编程序控制器作为整个控制系统的核心，由它来检测各个操作按钮、行程开关的位置，然后根据所设定的程序控制各个接触器的动作，进而控制各个电机的启停，以实现所规定的各个试验动作，操作方式分为手动和自动两种。

4 关键技术及创新点

（1）独立的整体试验台个体，采用独立结构，立式布置，割断外界包括电信号，震动的干扰。实现了准确的各种试样的试验信号的采集。

（2）驱动采用变频器与变频电机替代装车的牵引电机，且配备电阻制动，使启动、制动平稳可靠。

（3）采用成熟的计算机技术，对采集的试样运行试验信号进行实际编制；形成了不可逆的完整的直观图表，并最终保存和打印。

（4）（型号DJDQ-006）齿轮箱轴箱跑合试验台采用弹性直连式传动（80公里），并配备80-160公里的传动备案。

（5）（型号DJDQ-005）轴箱跑合试验台采用弹性摩擦轮式传动，并经过多次的设计计算，和现场多次试验，成功的制作出“高分子新型长效摩擦轮”（下图1.6为反复研制试验中失效的摩擦轮），可以运行5-6万公里。调研长春轨道客车、青岛四方车辆、大连华锐重工、及本厂的摩擦轮，运行0.1-0.5万公里后失效。

5 应用情况及经济效益

5.1 应用情况

2012年5月10日,城轨车辆轮对跑合试验台在旅顺转向架车间竣工。进行整备，准备按照试验大纲进行各项型式试验。根据轻轨、地铁轮对跑合试验大纲要求，编辑PLC程序对试验数据结果做成测试曲线，并列出重点数据。在2012年5月10日—20日，对西安地铁第五列轮对开始做型式试验，一直验证到西安地铁第十列轮对最终并形成试验报告，试验验证：试验台各项指标均达到设计要求。

图1.6 反复研制试验中失效的摩擦轮

跑合试验台试验投产以来，从西安一号线第5列开始，到第25列，伊朗地铁3列，大连202轻轨延伸线10列，3号线增购2列，相继实现了稳定合格的跑合试验。

5.2 经济效益

调研长春轨道客车、青岛四方车辆、大连华瑞重工等大都存在各种有待于解决的问题，特别是在拖车轮对跑合的摩擦轮使用时效周期很短，需备用大量的摩擦轮备件（最多50件），加大了投资，因此重新设计制作新型摩擦轮（正在申请专利中）。

新型摩擦轮只需备件一件，由单件失效周期0.1-0.5万公里（调研长客、四方、大重、大连机车车辆厂的各种跑合试验台的使用情况）至4-6万公里（高分子新型摩擦轮），大量的减少了更换摩擦轮次数和备件的数量，节约了大量的人力、物力、财力，常年使用其经济效益非常可观。

6 结束语

近几年来，随着地铁、轻轨和动车组的发展，作为转向架的重要部件之一的牵引传动齿轮箱，其性能的优劣直接影响转向架的性能。

而城轨车辆跑合试验台是目前技术水平最高，尤其是新型摩擦轮的研制成功将大大提高企业机车的竞争力，确保了城轨车辆行车的安全。

齿轮箱及轴箱作为机械设备中一种必不可少的连接和传递动力的通用零部件，在金属切削机床、航空工业、电力系统、农业机械、运输机械、冶金等现代工业发展中得到了广泛的应用。在今天科学技术飞速发展的时代，机械装备向着大型化、自动化和高效率的方向发展。作为传递运动和动力的齿轮装置几乎在任何大型设备中都具有重要的作用。城轨车辆跑合试验台的最终目的是准确检验齿轮箱及轴箱制造、安装的质量，完整地体现了实际跑合状态，是整车出厂的关键环节。所以，对齿轮箱及轴箱跑合试验台的研究无论在经济上，还是社会效益方面都具有深远的意义。