米轨客车转向架结构及其动力学性能

表!
速度 线路 #5 *00 #5 !$0 -
（!）
式中 " 、 " 、 " — — —刚体的加速度、速度、位移矢量； ［! ］ 、 ［ $］ 、 ［ % ］— — —质量矩阵、阻尼矩阵、刚 度矩阵。对于非线形系统，矩阵的元素为随时间而变 化的刚体位移、速度的函数； — — —外力激扰矢量。在（!）式的统一动力 ’（ !） 学方程中，求解不同的动力学性能时，外力激扰矢量 取不同的值。 ’（ !） 对于（!）式所表达的车辆系统，可用数值积分方 法求解，以车辆第一轮对进入计算起点为初始点开始 积分。由于轮轨间的蠕滑力与轮轨间的垂向力互相影 响，因此在下一步积分前要反复叠代至规定精度。然 后再继续前进，每前进一步后再反复叠代，直到车辆 走完规定行程，并记录其运动状态。根据车辆各部件 的加速度、速度和位移随车辆行程的变化情况，按照 "#$$%% & ’$ 即可求出车辆的各项动力学性能指标。 !"! 动力学性能分析 （!）运动稳定性分析 利用机车车辆动力学仿真程序， 通过分析车辆各部 件的振动情况， 根据相平面内各部件横向振动的极限环 的收敛与发散， 可求得摆式客车在不同的踏面等效锥度 下蛇行运动稳定性的临界速度 " ()如图 * 所示。 从图 * 越南米轨转向架的计算结果中可见，在新 轮轨状态下，该转向架在空车和重车工况时的蛇行运 动临界速度分别为 !$* 和 !$+ ,- . /，蛇行运动稳定性 满足运行要求。 但随着车轮踏面的磨耗，蛇行运动临界速度要降 低，当车轮踏面磨耗到等效锥度为 012 时，空车的蛇 行临界速度将低于 !*0 ,- . /，为了确保运行安全，此 时应旋轮后再运行。
在对越南米轨双层客车的动力学分析中，由于越 南铁路还没有相关的动力学性能评定标准，根据双方 协议，该车的动力学性能按 )5&&44 " 1& 进行评定。 !"# 计算模型 根据越南米轨转向架的结构特点，建立车辆动力 学计算模型。该模型共有 #6 个自由度，其中有轮对相 对轨道的横移、摇头和陀螺效应，转向架构架的横移、 摇头、侧滚、浮沉和点头，车体的横移、摇头、侧滚、 浮沉和点头。模型中考虑的非线性因素有非线性踏面 的轮轨接触非线性，在计算中采用数表形式输入非线 性的轮轨接触几何关系，另外还有横向止挡、牵引橡 胶堆及牵引销套合成的横向和纵向非线性刚度。
米轨客车转向架结构及其动力学性能
郑宝奎，傅茂海 （西南交通大学牵引动力研究中心，四川成都 #!&&*!）
摘 要 介绍了我国研制的出口越南双层米轨旅游客车用转向架的结构特点和主要技术参数，建立了米轨双层客 车的动力学计算模型，利用动力学仿真程序，对装用该转向架的米轨双层客车的动力学性能进行了分析和计算， 计算和运用结果表明该转向架能满足越南米轨客车的运行要求。 关键词 米轨，客车，转向架，动力学性能 文献标志码：中图分类号：+%(&,**!
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（*）运行平稳性分析 由于越南铁路还没有自己的轨道谱，根据越南铁 路线路的实际情况，在计算中线路不平顺按美国线路 !级轨道谱作为线路激扰输入。在 !*0 ,- . / 速度范围 内，车体心盘偏离横向 ! - 处地板面上的横向和垂向 平稳性指标如 2 图（ 3）和图 2（ 4）所示。 从图 2 可见，在 !00 ,- . / 速度内，越南米轨双层 客车车体的横向和垂向平稳性指标均小于 *1$，达到 "#$$%% & ’$ 的优级标准。当速度为 !*0 ,- . / 时，横向 平稳性指标将超过 *1$，但小于 *1+$，仍在良好标准 以内。 （2）动态曲线通过性能分析 根据越南米轨线路情况，在分析该客车曲线通过 性能时，选取两种典型的曲线（ # 5 *00 -、!$0 -）进 行计算。计算中曲线工况为超高 ’0 --、缓和曲线长 度 $0 -，圆曲线长度 !$0 -。 当米轨双层客车在空车、重车和超员工况下以不 同速度通过半径为 # 5 *00-、!$0- 的曲线时轮轨横向 力 $ （ ,6） 、脱轨系数 $ % & 、轮重减载率 "& % &0 和轮 轴横向力 ’ （ ,6）列于表 ! 中。
图! 越南米轨客车转向架结构简图
##** 00； ・ # 3 ’* ,. / 0； ・ ! 3 ’* ,. / 0； ’* 00； !4* 00； 牵引橡胶堆。
一系垂向静挠度 二系垂向当量静挠度 牵引方式 ! 转向架的动力学性能分析
! " 构架装置；# " 轮对轴箱定位装置；$ " 中央悬挂装置； % " 制动装置；& " 管路布置。
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前言 越南地处中南半岛东部，东南和南面临南海，北
车辆自重 载重 车体长度 车体宽度 车辆高度 车辆定距 车轮型式及直径 心盘面自由高 "#" 转向架的主要结构特点
**,% 6； !%,’ 6； %!&&& //； %"0& //； )!&& //； !0&&& //； 整体辗钢轮!’*’ //； ((% //。
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铁道机车车辆
第 *2 卷
" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " !"# 计算原理及求解 根据米轨双层客车计算模型，即可建立求解蛇行 运动稳定性、直线运行平稳性和曲线通过性能的统一 的运动微分方程组，运动微分方程组也可用（!）式的 矩阵形式来表达 （ !） ［ !］ " #［ $ ］ " #［ % ］" & ’
第 %* 卷第 % 期 %&&*年)月 文章编号：!&&’ $ (’)%（%&&*）&% $ &&&) $ &*
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郑宝奎（!"#" $ ）男，河北丰润人，高级工程师（收稿日期：%&&% $ &’ $ !"） 万方数据
第#期
米轨客车转向架结构及其动力学性能
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! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 轴箱弹簧上部与构架弹簧安装面相连接，下部装于轴 箱两侧定位孔中，实现缓冲和定位两种作用。轴箱弹 簧为圆锥形叠层橡胶弹簧，整体硫化而成，在运用中 能起到承载、定位、缓冲、减振等多种作用。当轮对 轴箱相对构架发生位移时只有圆锥橡胶弹簧中的橡胶 层发生变形，避免了轴箱定位装置的磨耗，有利于转 向架性能的稳定。此外，橡胶弹簧还有吸振降噪的能 力，可衰减由于线路不平顺产生的振动，提高构架的 疲劳寿命，并降低车辆的运行噪声。 空气室之间设置了流量特性具有非线性特性的可变节 流阀，提供垂向阻尼。在空气弹簧下部设有橡胶支撑 弹簧，以便在发生意外泄漏或空气压力减少的情况下， 车辆能安全运行至停靠站。 采用纵向橡胶堆牵引方式，实现了无磨耗牵引。 为使牵引橡胶堆在水平方向具有自定位功能，每个牵 引橡胶堆按向转向架中心倾斜 $+安装。为使牵引装置 在牵引和制动时具有缓和冲击的作用，而在曲线通过 时又具有较小的附加回转力矩，在牵引梁内压装了弹 性牵引橡胶套，且在内套内表面烧结有摩擦系数低、 自润滑性能好的三复合氟塑料金属。与此同时，为进 一步减少车体与转向架可能产生的附加回转力矩，牵 引销与牵引套均采用圆柱形截面，使上、下车的落车 组装更为简便。为进一步改善转向架横向动力学性能， 在牵引梁与构架间装有一个横向油压减振器，其阻尼 ・ 为 ’* ,. / 0。 （%）基础制动装置 转向架基础制动装置采用单元式盘形制动，每轴 装有两套 #*$ 00（ 1 英寸）风缸盘形制动单元。制动 缸为三点悬挂浮动式吊挂，保证了轮对产生横向移动 时也能使闸片压力均匀。单元制动缸设有单向自动闸 片间隙调整器，随着闸片和制动盘的磨耗，制动缸活 塞自动伸长，保证制动缸工作行程为 ’ 2 1 00。一位 转向架一位盘形制动单元具有手制动作用。 （&）转向架主要技术参数 固定轴距 二系垂向当量阻尼 二系横向阻尼