重量替代在铁道车辆整车测量中的应用

胡震 李东锋 梁永廷

摘 要：在铁道车辆的生产制造过程中，将会对安装完整的车辆进行例行测量及试验，而此时可能存在临时的未安装件，故提出等效的重量替代方式来保证有效进行，并对此进行阐述，以及分析重量替代的原理，同时归纳并总结了生产中的重量替代实施方法。

关键词：重量替代 未安装件 原理 方法

中图分类号：U26 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-032-02

1 前言

在铁道车辆的生产制造过程中，车辆组成后的整车称重及与整车重量有关的测量调整工序需要在零部件安装完整的前提下进行，但因于因素，会存在部分安装件缺失或不能安装到位，为了使此工序正常进行，而又不影响生产进度，可以通过等效模拟未安装件的重量及重心位置，使车辆的重量及分布状态与真实安装状态等同，以满足整车称重及与整车重量有关的测量条件，以保证测量的真实有效性。

2 制造中与整车重量参数有关的测量工序

车辆的总体重量参数，主要包括整车的重量及重心位置（即整车重量的分布状态）。

在车辆例行称重试验时，主要目的是测量车辆的自重及其分布是否满足合同中的规定，具体是通过车辆的轮重差、轴重差等参数来考核，这两个参数不仅与车辆的重量有关，而且与车辆上各安装部件的重量分布有关，所以要想得到其真实值，需保证整车安装完整；若有缺失，也需要按一定规则进行等效的重量替代，以反应车辆的真实重量及平衡状态。

同样，在车体落在转向架后，要对车体四角高进行测量调平，以及对各个轴箱簧高进行测量，它们的测量结果值需控制在限定的偏差范围内，否则需要进行调整。由于转向架有一系、二系弹簧，为弹性支撑，施加到此点的压力不同，其位移会相应的不同，这样各测点的测量值必然与上车的重量及分布状况有关。

3 制造中未安装件的分类

在车辆的生产制造过程中，对于未安装的部件，一般可简单分为以下两类：

（1）常规的未安装件。

按照正常的生产制造工序进行整车称重或测量时，由于受客观条件限制无法安装的件，以及制造工艺分工的不同，而导致的不同工序会存在不同的临时未安装件。如针对固定编组的车辆：进行单车制造的测量及试验时，会在一端安装整个连接风挡，另一端不挂；以及在编组后才安装的车辆间联接电缆线、随车工具等，这些都相对于整车自重认为是缺失件。除非有制造工艺或安装工序调整外，常规未安装件一般是相对固定的状态。

（2）非常规的未安装件。

除常规未安装件外，可能会有临时性的新增未安装件，如由于供货不到位而引起的缺失件，以及质量缺陷、更改等造成的暂时未安装件等。非常规未安装件一般是动态的、不确定的。

4 重量替代的原理

重量替代后的车辆重量及其分布状态应与实际完整安装状态下的车辆一致，重量替代是基于与原安装件等效的原则，即应与原安装件对整车重量和重心位置的贡献保持一致。

整车的称重或测量中，主要是来自垂直方向力的传递，所以这里的重心只需考虑平面重心，即纵向X和横向Y的坐标保持一致即可。

车体组装完整并落在转向架上后，可以简化地认为是通过四个边角传递给转向架，也就是组装车体的重力是通过四个旁承或空气弹簧传递到转向架上的。四个角力的大小与组装车体的重量和平面重心位置有关，可建立如图1所示的受力示意图进行分析说明。

（2）假设GW1为车体分配到一位端转向架的重量，GW2为分配到二位端转向架的重量，XF为支承力作用点与Y轴的距离，YF为支承力作用点与X轴的距离；F1为一位端支承力，F1L为一位端左侧支承力，F1R为一位端右侧支承力，同理，二位端上的支承力分别用F2、F2R及F2L表示。则组装车体作用在转向架的四个角力计算公式为：

5 重量替代未安装件的方法

重量替代可以通过在原位置安装重量参数（指质量和重心）相同的工艺件，或者在其平面重心位置放置等质量的砝码来临时替代原安装件。

结合生产制造过程中的实际运用情况，若用标准砝码来进行重量替代，一般可归纳为如下四种方法：

（1）直接法：依据未安装件的重量及在车内安装位置的重心，把重量相等的标准砝码直接放置到与原安装件重心重合的位置。

（2）组合法：签于可能受车上摆放位置的约束，以及针对重量较小的分散件，可以把几个件按照公式（4-1）、（4-2）及（4-3）进行类同重量合并计算，然后按其综合重量参数值进行等效重量替代。

此法同时可规避不易确定重心的不规则件，如同时缺失左右两侧同样的一组对称裙板，若单独配重，受位置的影响在地板上很难放置到与平面重心重合的位置，这样合并后易确定整体重心，即可放置到纵向中心线上，这样即保证了准确性也易于摆放。

（3）分解法：对于受摆放位置的约束，不易与原安装件重心重合的状况，也可以对其进行重量参数的等效分解，也就是把一个整体的重量，按力矩平衡在两个确定的位置分解为两个重量块，分解前后它们的综合重量及重心是保持一致的。可先根据现场可摆放空间决定基位置，然后计算各放多大重量的砝码，计算公式类似于公式（4-4）和（4-5）的重力分解。

如电气柜内缺某个设备，无法放置砝码，这样替代的重量先分解后，在柜外左右（或前后）各放置匹配的砝码来等效其重心和重量。

（4）补偿法：如对于单车，车体的一端装了完整的风挡，事实上编组后对于此车是一半的风挡重量落在此车上，出于重量及平衡考虑，这样就需减去一半风挡的重量，从而可能导致负的替代重量值，此时可采取补偿法的重量替代。即把负的替代重量值先补偿配置一定重量值为零，相对整车横向或纵向中心线对称的另一端也加同等重量以保证整体平衡性，这样将导致整车重量会增加，为了最终保证整车的重量及重心的位置不变，需在其它重量替代位置处对称地再减去补偿的重量值。

6 结束语

通过有效的重量替代，可以很好地解决临时未安装件的问题，从而保证生产工序的正常进行，以提高生产效率。同时，在执行有效的重量替代工作前提下，根据生产的需要及结合实际状况，可以局部地调整制造工序的顺序，进行合理的人力、物力调配，以便节约生产制造成本。

参考文献：

[1] 德国标准所DIN轨道车辆标准委员会.DIN 25045-1998.轨道车辆 客车车体作用在走行装置上的静态力的测量和计算[S].德国：德国标准研究所，1998.

[2] 机械工程师手册编辑委员会.机械工程师手册（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2003.