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摘要：單軌換輪裝置的分離是單軌車輛維護中的重要環節，通過將轉向架與車體分離，從而完成輪胎的定期充氣、檢查及更換。主要介紹換輪轉向架換輪工作原理、工藝流程及控制系統設計。

關鍵詞：單軌；轉向架；換輪；控制系統

0引言

在城市軌道交通系統中，跨座式單軌交通是一種典型制式，具有線路占地少、線路構造簡單、轉彎半徑小、舒適性高、景觀性好等特點，尤其適合山地城市、地形復雜城市和建筑集中度高的城區和城郊。隨著重慶軌道交通的大力發展，單軌車次及車輛數逐步增加。在單軌車輛的維護中，因列車采用橡膠輪胎，磨損較大，需要定期對輪胎進行充氣、檢查，查看輪胎是否需要更換，換輪任務繁重。國內外均有類似設備，但國外設備價格昂貴，存在設備供貨周期長、設備維護不便等諸多問題。因此，開發可靠性高、簡便、高效且易于維護的轉向架換輪平臺勢在必行。

1換輪平臺組成及工作原理

換輪平臺由沉降梁、沉降梁旋轉機構、沉降梁定位插銷機構、升降機構、升降平臺、水平保持機構、平臺定位插銷機構以及車體支撐裝置組成，包含驅動裝置、防護系統、控制系統及輔助系統四個子系統。系統采用液壓油缸進行驅動，由于油缸的作用，鉸鏈機構作圓周運動，并帶動沉降梁作以滑動軸承為中心的圓周運動，把油缸的直線推動運動轉化為沉降梁的圓周運動。換輪前，啟動液壓工作站，電控系統根據傳感器反饋信號判斷沉降梁、支撐裝置和各插銷位置是否準確，對不正確位置進行復位后，發出車輛準許進入信號。換輪時，單軌車輛首先進入沉降梁位置，由架車裝置支撐單軌車輛，驅動升降平臺將轉向架及沉降梁本體下降至指定位置，進而控制液壓系統輸出轉矩及轉速驅動沉降梁旋轉45°工位，與維修工位軌梁對接，從而使換輪得以實現。水平保持機構、鎖緊機構、限位緩沖機構用于旋轉梁旋轉到位后的定位、鎖緊及緩沖，用于保證系統的精度及安全。

2換輪工藝流程

在充分了解并掌握轉向架結構特點和組成的基礎上，擬訂了轉向架與車體相分離及換輪工藝流程。

3控制系統設計

采用靜液壓的方式傳動具有結構緊湊、操作簡單、傳動平穩等優點，能很好地滿足轉向架分離裝置的工作要求。換輪裝置中比較重要的是平臺升降機構，主要承受來至沉降梁、平臺以及轉向架等的載荷，采用兩個單級同步液壓油缸驅動，升降距離約為2200mm。升降時，整個機構要求沖擊小、并確保定位準確。為保證平臺的水平位置，機構同時采用了水平保持機構來進行剛性同步，從而保證平臺在做上下運動時保持水平同步。當液壓站啟動以后，油箱里的液壓油由液壓泵經過高壓過濾器打入液壓系統回路，為轉向架分離裝置的各個運動提供動力。系統壓力由電磁溢流閥的設定值決定。各個液壓回路通過電磁換向閥的運作，來實現各自要求的功能。

3.1換輪裝置的升降運動

轉向架分離裝置的升降運動主要是操作兩個單級同步油缸來完成的。上升運動，如圖3所示，當兩個比例電磁閥開啟左位，油液經過液壓鎖進入液壓缸油路，液壓缸位移傳感器反饋信號，經過比例閥放大器，控制兩個比例閥的開口，從而使得兩只缸完成同步上升動作。系統上升油路2位2通電磁換向閥為油缸上升輔助調速功能，常位為常開，控制其為右位時，上升油液經過節流閥節流。壓力補償器保證比例閥進出口的壓力差，使得其不受油缸負載變化的影響。序號13為液壓鎖，比例閥不運作時油缸能自鎖在某個位置。下降運動：比例閥切換到右位，油缸開始下降，序號24為節流閥，輔助調節下降速度，同時提供回油路背壓。在斷電等緊急情況下，本系統設置了緊急油口，保證該裝置的正常升降。

3.2換輪裝置的旋轉運動

轉向架分離裝置的旋轉運動主要由一個數字油缸來完成驅動，如圖4所示。液壓系統主要有比例閥、壓力補償器等組成。比例閥主要控制數字缸的轉速，在各時間段通過比例控制器對數字油缸伸縮速度進行控制，就可以實現滿足要求的沉降梁勻速轉動。配置的壓力補償器主要對比例閥進出口（P—A，P—B）進行保壓，使得數字缸的負載對比例閥無影響，確保比例閥控制的準確性。

3.3換輪裝置的插銷運動

為確保轉向架分離裝置的升降定位和旋轉運動定位，本套液壓系統采用了插銷機械精確定位。而各個插銷的運作則均由插銷液壓缸來完成，液壓系統設置了旋轉定位插銷和平臺插銷。當旋轉油缸完成旋轉運動后，油液經過電磁換向閥的換位進入兩個旋轉定位插銷缸，完成旋轉插銷定位。旋轉插銷缸的運作速度由進油和回油路上的單向節流閥無級可調。同理，水平插銷的運作是在轉向架完成上升后進行的，四個插銷經過電磁閥的換位同時推動水平插銷完成水平機械定位，確保了轉向架的安全。四個水平插銷速度也是無級可調的。

3.4電氣控制系統設計

根據換輪裝置的作用、功能及要求，進行了相應的電氣控制系統的開發與設計。電氣控制系統主要有控制柜與操作臺，以控制液壓泵站的工作、閥的動作、油缸行程控制、運動機構的位置檢測及控制、相關的信號指示等。操作臺設置在八字形中央，立式按鈕結構，由簿鋼板、鋼管焊接而成?？刂葡到y。控制系統采用可編程控制器（PLC），配合各位置檢測開關和執行元件，保證系統的可靠性、穩定性、安全性及調試的方便性。本文所用算法分別與最小二乘法，線性化算法文獻[7]，二分法逼近搜索文獻[8]進行比對，精度分別提高14.5%，11.5%，13.0%。

4結論

本文提出自適應區域搜索算法評定圓度誤差。該算法對測量點的分布沒有要求，測量原理簡單，編程容易實現，便于掌握，誤差評定精度也較高，為實際圓度誤差評定提供一種有效參考。

參考文獻：

[1]機械科學研究所,中國計量科學研究院.GB/T7235-2004產品幾何量技術規范(GPS)評定圓度誤差的方法半徑變化量測量[S].北京:中國標準出版社,2004:3-20.

[3]徐志玲,劉宇,程琦.4種圓度誤差評定方法分析[J].計量學報,2009,30(Z1):38-41.

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[7]黃富貴,董兆鵬.圓度誤差評定的線性化處理方法[J].華僑大學學報(自然科學版),2011,32(5):492-494.

[8]李飛,雷賢卿,崔靜偉,王海洋.圓度誤差的二分法逼近搜索評定[J].北京:河南科技大學學報,2014,35(2):20-23.

作者：張騰；夏青 單位：重慶機電裝備技術研究院有限公司