城轨车下设备吊挂方式及紧固件应用
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摘 要：城市轨道交通车下设备安装方式各异，设备与车体通过紧固件进行连接，连接的可靠性是生产组装车辆过程中必须要保证的关键点。文章介绍了车辆设备吊挂紧固件的选用原则，细述了地铁及轻轨、低地板车辆设备吊挂的安装位置、安装方式及紧固件的选用，总结了设备吊挂设计需要考虑的因素。
关键词：地铁;低地板;设备吊挂;紧固件
中图分类号：U270 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）19-0113-03
Abstract： The installation methods of the equipment for urban rail transit vehicles are different. The equipment and the vehicle body are connected by fasteners. The reliability of the connection is the key point that must be guaranteed during the production of the assembled vehicle. This paper introduces the selection principles of vehicle equipment hanging fasteners， details the installation location， installation method and selection of fasteners for subway and light rail， low-floor vehicle equipment hanging， and summarizes the factors that need to be considered in equipment hanging design.
Keywords： subway; low floor; equipment hanging; fasteners
当前城市轨道交通车辆种类较多，如地铁及轻轨车辆、低地板车辆、单轨车辆等，而其车下设备的安装方式各异。目前设备与车体普遍通过紧固件进行连接，据统计，以碳素结构钢、合金结构钢连接螺栓为例，8.8级及以上的螺栓用量约为92%，其中10.9级约为27%[1]。设備吊挂结构牢固与否直接影响列车的可靠运营，是列车安全运行的保障之一，但不论何种车辆，均应秉承将设备安全、均衡、维护性好、轻量化、模块化地布置在车体上的原则[2]。
1 紧固件的选用原则
紧固件是吊挂结构的重要组成部分，设备与车体通过紧固件进行连接，连接的可靠性是生产组装车辆过程中必须要保证的关键点，紧固件的选用需要考虑以下因素：
（1）根据《Q/CSR 52-2008机车车辆用螺栓连接通用技术规范》确定螺栓连接风险等级、螺纹类型、性能等级、直径及螺栓长度。
（2）紧固件的表面需采取有效的防腐蚀保护，常用的防腐技术有发黑、镀锌、达克罗、改变钢铁的组织形态（采用不锈钢或进行热处理）[3]。发黑处理价格低廉，但几乎无防锈能力，所以城轨车辆已经很少使用此类紧固件。电镀锌工艺简单，成本较低，但是其具有很高的氢脆敏感性，不能用于高强度紧固件。达克罗涂层薄，氢脆敏感性低，耐蚀性好，推荐用于车下高强度紧固件。设计时需按照合同要求，考虑业主城市的车辆使用环境。
（3）城轨车辆设备安装常用的铆钉有BOM铆钉与
Bobtail铆钉两种。根据设计的连接强度要求和铆钉公司技术资料提供的抗拉强度和剪切强度选择合适的铆钉直径;根据需要连接的材料厚度选择合适的连接范围代号;依据外观要求选择合适的铆钉头型。
（4）紧固件防松可以从三个方面考虑：增大摩擦力，如使用弹簧垫圈、齿形锁紧垫圈;机械方法，如使用开槽螺母;粘合法，如使用螺纹紧固胶。
（5）不同金属的紧固件在装配时，为了避免发生电偶腐蚀，应采用必要的防腐措施，如设绝缘层、采取防水密封等。
2 地铁及轻轨车下设备
地铁及轻轨的车下吊挂设备种类根据车种的不同而有所不同，主要有制动设备、牵引设备、电器设备等。设备布置在车体下方，与设备吊挂横梁、纵梁连接成模块，安装方式主要有滑槽吊挂方式、边梁铆接座托挂方式、边梁吊挂方式、边梁托挂方式、横梁托挂方式，其与车体材质、设备重量、业主要求及设备是否会产生有源振动等密切相关。
2.1 滑槽吊挂方式
底架上用于安装设备的滑槽主要有两种，一种是作为配件焊接在底架地板反面的C型槽，如徐州1号线、徐州2号线一期EP阀的安装。设备与C型槽的连接采用的紧固件见图1。另一种是铝合金地板型材直接挤压出C型槽，预先将用于安装设备的吊挂座安装在C型槽内，然后再将设备安装在吊挂座上，此种方式结构承载力好，设备安装高度易调整，对于设备后期维护操作空间大[4]，具体安装接口见图2。此种方法在杭州1号线三期得到了应用。
2.2 边梁铆接座托挂方式
此种方法常用于铆接车车下设备的安装。底架上预先铆接马蹄形吊挂座，设备通过吊挂座连接板与吊挂座进行连接，具体见图3。南京1号线北延、南京2号线西延、上海10号线增购均采用此种方式。
2.3 边梁吊挂方式
这是目前应用最为广泛的设备吊挂方式。设备箱体与吊挂横梁、纵梁预先组装成设备模块，再将其与底架边梁连接，连接采用Bobtail铆钉杆与套环，安装示意见图4。此种吊挂方式无需提前预置吊挂座，结构轻便，安装方便、效率高，但是铆接结构在后期检修维护中不可重复使用，维护成本高。深圳4号线3期、上海14号线、合肥5号线、杭州7号线、合肥4号线、徐州3号线、苏州5号线等均采用此种安装方式。 2.4 边梁托挂方式
根据业主的要求会采用此种安装方式，见图5，与上一种安装方式相比，此种方法紧固件可重复拆卸利用，更换紧固件时无需升降设备，但是吊挂梁的长度尺寸与底架内开档有时候会产生干涉，并且安装检修过程较为麻烦。深圳6号线一期、二期、南京7号线采用该结构。
2.5 横梁托挂方式
此种方式主要用于不锈钢与碳钢地铁。设备可以直接安装在底架横梁翻边上，此种方式无需另设吊挂座，结构简单，但横梁需在吊挂连接点附近进行补强，见图6;也可以通过在横梁上铆接或焊接吊挂钩，将设备托挂在吊挂钩上，对于重型设备还可以设置二次防脱结构来保证安全，如图7所示。香港线、深圳3号线增购、伊朗地铁、诺伊达项目均采用此类安装方式。
3 低地板车下设备
低地板车辆的车下设备布置空间有限，所以大多数设备布置在车顶外侧，设备安装方式为C型槽安装方式。对于有源设备如蓄电池冷却单元、牵引逆变器等均设置减振橡胶来衰减振动，减小安装对结构强度的影响，提高车辆运行平稳性和旅客乘坐舒适性[3]。根据车体材料的不同，C型槽有两种来源。
苏州有轨电车1号线、南京麒麟有轨电车车体主要材料为耐候钢，但是车顶波纹板为不锈钢，在车顶波纹板上焊接不锈钢C型槽用于设备的安装，具体见图8。
苏州有轨电车2号线、河西低地板增购、滇南有轨电车除底架为耐候钢拼焊外，其余部件均为铝合金挤压型材，设备安装在车顶C型槽内，见图9。
4 结束语
城市轨道交通车辆设备安装方式多种多样，合同规范、车体材质、设备重量、设备是否有振源、设备是否需要抽出打开、车下线槽管路安装空间、限界等均是设计吊挂方式需要考虑的因素。随着标准地铁工作的推进，铝合金地铁车下设备吊挂形式及紧固件的选用都趋于固定，但是在采用新的吊挂结构（含紧固件）时，需对其进行仿真计算进行验证。
参考文献：
[1]张九高，雷素兰，胡利明，等.轨道交通车辆紧固件的现状与差距[J].热处理，2019（2）：55-57+60.
[2]肖云霞，姜豐.城市轨道交通车辆车下设备布置与安装浅论[J].交通技术，2018（2）：98-104.
[3]蒋建辉，唐娟，何水川.城轨车辆紧固件防腐技术浅析[J].技术与市场，2017，24（5）：68-70+73.
[4]吴群芳，白秀清，杨申森，等.磁浮车辆车下设备安装结构研究[J].城市轨道交通研究，2019（3）：62-66+45.
[5]徐凤妹，劳世定.客车车下设备吊挂方式的研究[J].铁道车辆，2009（4）：12-14+38+47.
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