100%低地板车体与转向架干涉分析

潘登 陈赞平 刘永强 邱淑娟

摘   要：100%低地板有轨电车车辆的地板面距离轨面极低，留给车体底架的空间极为有限，在设计时需要充分考虑车体底架与转向架的干涉情况。文中以干涉风险最大的Mc车为研究对象，统计车辆运行中可能出现的工况，并考虑各种工况下车辆的运动轨迹，利用三维模型模拟分析车体与转向架的干涉情况，验证各部件间的间隙是否满足设计要求，为车体的设计提供了优化方向。

关键词：低地板  铝合金  干涉分析

中图分类号：U270.2                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）06（c）-0095-02

在车体设计过程中，与其他部件的干涉情况是车体设计的重要依据，其中与转向架的干涉分析最为重要。全铝合金低地板车体底架结构由多块铝合金型材组焊而成，相对传统板梁结构需要更多的空间。因此，需要合理设计底架结构，模拟多种工况车辆运行情况，对车体上的干涉点进行合理优化。

1  底架结构

底架主要由中部结构、底架边梁、端梁、横梁、铰接结构、司机室地板组成[1]。为了较大程度实现车体的轻量化，并满足车体强度要求，底架多采用异形断面型材，组件少、焊缝少、工艺性好，利于提升现场生产效率。

为满足通过性和乘客的舒适性，需保证中间过道宽度和上表面高度。目前低地板Mc车中间过道边梁采用板梁结构，如图1所示。铝合金型材为达到板梁结构的强度，需采用截面尺寸更大的型腔，相比板梁结构所需空间更大。如图2所示，牵引座连接处铝合金型材相比板梁结构高95mm，全铝合金过道相比板梁结构过道横向空间多40mm，因此与转向架更易发生干涉。

2  车体与转向架干涉分析

车辆与转向架的相对位置变化主要受线路条件，转向架的参数选择，车辆载荷的变化三个因素影响[2]。为便于分析车辆在不同条件下车体与转向架的间隙，建立了常见非复合工况、常见复合工况、非常见复合工况三类运行工况。

2.1 工况来源

常见非复合工况分别考虑三种单一工况;常见复合工况考虑车辆在正常运行过程中，多种条件组合形成的工况;非常见复合工况考虑车辆在正常运行中极少发生但可能存在的、多种条件组合形成的工况。具体工况来源如表1所示。

2.2 模拟分析与优化

按照实际设计对车体和转向架进行三维绘图，并进行装配。根据工况要求对车体和转向架进行旋转、移动等模拟，并测量车体与转向架之间的间隙。在考虑安全余量、车体误差和转向架误差等条件下，发现部分工况存在干涉风险。

（1）常見复合工况1条件下侧梁体与加强筋发生干涉，如图3所示。该加强筋可分散压缩工况下列车行驶方向上的压缩力，减少中间过道边梁与端梁连接处的应力大小。对此种干涉可通过减小加强筋尺寸，增大弧度解决。

（2）常见复合工况3条件下横向管与中间过道边梁最小距离存在干涉风险，如图4所示。该处中间过道边梁与牵引座焊接相连，传递较大的纵向力，设计时留有一定的焊接空间余量，因此对于此种干涉可通过增大该处圆弧半径解决。

（3）常见复合工况4条件下转向架构架与中间过道边梁支撑最小距离存在干涉风险，如图5所示。该处为中间过道边梁自带的支撑，为中间过道侧壁提供支撑力，提高底架受力能力。可局部切削20 mm保证足够安全余量。

如上，对不同工况下车体与转向架发生明显干涉，须根据干涉点的强度、疲劳等因素考虑调整该处车体结构。对不同工况下车体与转向架未发生明显干涉，也需考虑车体与转向架的制造误差[3]、二系弹簧的弹性间隙、安全间隙，保证车辆正常行驶的干涉余量，对车体结构进行局部调整。

3  结语

全铝合金低地板结构所需空间更大，为保证车体与转向架在车辆正常行驶时不发生干涉，需要在设计时就对车体与转向架进行干涉分析。本文通过三维模型模拟多种车辆运行工况，并对车体与转向架的最小间隙进行了分析，合理调整车体结构，降低车辆试制和试验时的干涉风险，为该类低地板车体设计和干涉分析提供了参考。

参考文献

[1] 陈赞平，刘永强，陈雪艳.五模块100%低地板有轨电车车体结构设计[J].技术与市场，2019（4）：5-8.

[2] 谢红兵.120km/h速度等级米轨城际动车组车体与转向架空间匹配研究[J]. 电力机车与城轨车辆，2017（1）：35-38.

[3] 黎少东.基于基准坐标系的动车组车体装配误差优化控制研究[D].兰州交通大学，2018.