CRH2型动车组动态称重试验的探讨

顾 强 张小强 王怀远 上海铁路局上海动车客车段

从2007年4月18日零时起，动车组开始运行在各铁路干线。几年来，时速达250~350 km的客运专线陆续建成投产，以“四纵四横”为骨架的快速客运网基本形成，标志着我国铁路全面进入高速铁路时代。随着动车组广泛使用，动车组的维修需求也在增加，为此铁道部建设了北京、上海、武汉、广州四个动车检修基地，进行动车组的三级检修工作。

称重试验主要检测CRH2型动车组车辆的自重及轮重的均衡性，是整车落成后一个必不可少的工序。青岛四方采用的是静态称重，也就是单车称重。由于四大检修基地三级修中都不对动车组进行解编作业，无法对动车组进行静态称重，所以采用的是动态称重。由于之前没有动态称重的经验，所以动车组的动态称重研究显得尤为重要，动态称重试验的研究势在必行。

1 静态称重试验

在青岛四方采用静态称重，将单节动车放在城轨车称重均衡台上，由作业人员操作试验台进行试验。试验数据满足：轴重小于14 t，轮重差小于4%，如果测量数据不能满足标准要求，可通过调整轴箱弹簧垫或调整空气弹簧高度，直到测量结果符合标准要求。

2 动态称重试验

上海动车检修基地采用了北京经纬公司生产的JWLZ动车组轮重检测装置，分为检测平台和操作平台，由机械承载部分、高精度传感器总成、高速数据采集模块、数据处理判别软件、标定设备等五大模块及附属结构组成。其中，接线盒以下部分除标定设备属于检测平台，以上部分属于操作平台。轮重仪的基础称重平台，采用铁路轨道结构基础的短轨结构型式设计。检测时计算机采集所测转向架四个车轮施加到两侧短轨式传感器的压力，分别测出每个车轮载荷、再根据采集到的波形和轨迹，利用相应计算方法，计算出轮重、轴重、转向架重、整车重、以及轮重差等数据。并将数据储存到终端数据库。轮重控制系统可对终端数据库中的信息进行处理，完成阶段统计、制表、打印、超限报警等功能，并可通过动车基地信息化管理系统接口上传数据。车间维修人员可根据检测数据，对车辆的偏载情况直接进行纠偏调整。总体结构如图1所示。

图1 动态轮重检测仪总体框架图

3 动态称重试验的优点

与传统静态称重相比，动态称重有以下优势：

（1）效率高。动态称重对整列动车组进行一次性轮重完全检测，完整的数据使工作人员一次作业便能完成所有轮载平衡调整，极大降低反复牵引或推进车辆次数，并不受停靠位置牵制，列车通过称重检测平台即可，减少劳动强度，提高工作效率。

（2）车体运行状况更加贴近实际。静态称重，虽也可完成轮载平衡调整作业，但因车体状况与实际运行时相差甚远，并不能很好地模拟现场情况。相比之下，动态称重检测数据更能反映实际运行车辆的轮载状态。

（3）智能化。动态称重设备可通过传感器感知认知机理，构建智能检测系统，通过压力差自动检测出通过传感器的动车组轮重，而无需人工操作。

（4）安装位置不受限制。动态称重设备的检测平台是称重平台，而非检修平台，检修人员无需在设备处进行作业，故可安装在满足其技术条件的任意位置，包括库外、平交道口等静态设备不适合安装的位置。操作平台可以简化成一个显示装置，根据需要安装在相应位置。

（5）调整周期短。四方厂采用静态称重，经现场调查、工时测算发现，单车称重需花费0.5个工作日，8个车总共大概需花费4个工作日；而上海基地动态称重，加轴簧垫片、调节高度阀杆到完全称重合格，称重周期一般为1～2个工作日，大大提高了工作效率，缩短了动车组三级修检修周期。

（6）结构简单。动态称重设备传感器结构简单，易于拆装，便于维护。

4 动态称重试验及轮重差调整方法

CRH2型动车组转向架构架没有心盘，左右两侧没有独立弹性弹簧系统，轮对不能自动调整载重。车体重量主要靠空气弹簧来承载，空气弹簧将所受的力传递给构架，构架又将力传递给轴箱弹簧，从而保持车体的平衡。为了使车辆达到左右平衡，对受力承载方式而言，哪个空气弹簧处承载的重量轻，应该调节此处空气弹簧的高度，让空气弹簧进气，这是因为当升高空气弹簧高度时，空气弹簧给车体向上的作用力增加，根据牛顿第三定律，作用力与反作用力原理，车体给空气弹簧的力增加，此处空气弹簧被压缩，车体分配到该空气弹簧处的重量增加。根据空气弹簧平衡原理，轻的一侧空气弹簧上升，承载的重量则随之增加；重的一侧空气弹簧下降，承载的重量则随之减小，这样就保证了左右轮对的载重平衡。

检测时，用公铁两用车牵引动车组以5 km/h以下的速度（一般为2～3 km/h）缓缓通过检测区。传感器总成感应出压力，将信号传输到通道里，供数据采集模块采集及后续处理。根据规程要求，动车检修基地实施动车组三级及以上修程时，整列车动态称重试验应进行连续三次称重检测，轮重差以三次检测的平均值应为最终值≤8%。对于任意轮对，假定左侧轮重为WL、右侧轮重为WR，轮重差=。

轮重差超过±8%，且在±10%范围时，可通过调整轴箱弹簧垫或通过高度调整阀调整空气弹簧工作高度直到测量结果符合标准要求。

调整空簧高度时，调整高度调整阀的调节杆长度，确保空气弹簧上支撑面与构架横梁堵板上的基准位置的高度满足（330+t）（t为空气弹簧调整垫厚度，使用500 mm钢板尺测量)，并且同一转向架空气弹簧高度差不得超过3 mm。

以CRH2C2093三级修动态称重试验为例。第一次称重后得到数据如图2所示。

对图2数据进行分析，01车4轴轮重差8.50%超过标准值8%，内轮重6 706 kg，外轮重5 655 kg，依据之前所述调整方法，应当适当升起3位空簧。

图3为调整后称重数据，可见01车4轴轮重差尽在4.22%在要求范围8%之内。

图2 第一次重后数据

图3 调整后称重数据

5 结束语

上海动车检修基地完成了 CRH2025A、CRH2056A、CRH2090C等动车组的称重作业，称重完毕后，对每次称重结果进行分析对比，并结合自身的实际情况，摸索出了一套可行的关于动态称重的生产流程，基本满足了正常需要。但是动态称重相比静态称重，容易受到外界因素的诸多影响，称重时，车辆的状态不稳定，这就给作业人员带来更大的困难，使之动态称重的周期延长，影响生产效率。对动态称重试验的研究是一个长期的过程，只有通过无数次的称重，大量的数据分析，并且加以总结，不停地探索，才能得出一套合理的动态称重试验方法。