轨道车辆转向架一系悬挂系统技术的分析

现状 ， 并 提 出 了今 后 研 究 方 向 。
关 键词 ： 轨道车辆 ； 转 向架 ； 县 挂 系统
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６— ８ ５ ５ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ８ ． ０ ２ １
１ 概 述
一
箱能够相对于转向架构架在 弹簧振动时作垂 向运 动， 在机 车通
位， 现有 的高速 动车组 如法 国 Ｔ Ｇ Ｖ ／ Ａ Ｇ Ｖ、 瑞士 Ｓ Ｉ Ｇ、 日本 新干 线及 中 国 Ｃ Ｒ Ｈ １ ／ ２ ／ ３主要 采 用 转 臂 式 定 位 ， 德国 Ｉ Ｃ Ｅｌ １ 一 般 采 用单顶簧加单拉板定位或对称双簧加橡胶 堆的定位方式 ， 少数 采用 双拉杆定位 （ Ｃ Ｒ Ｈ ５ ） ， 城轨 车辆 １ ０ ０ ｋ ｍ速度级 以下 ， 一般 采用橡胶 弹簧定位 （ 上海 明珠线 、 深圳 地铁 ） ， １ ０ ０ ｋ ｍ速度级 以 上一般采用转臂式定位 （ 广三线 、 上海 Ｉ １ 号线 ） ， 部分采用 圆锥 簧定位 （ 法国 Ｔ Ｇ Ｖ ／ Ａ Ｇ Ｖ动力车） 。
的 影 响 大 。 螺旋 钢 圆簧 加 橡 胶 垫 结 构 能 继 承 钢 弹 簧 的 优 点 ， 又
及横 向刚度 ， 是很重要 的参数 ， 关 系到机车的黏着性能 、 直道上 高速运行 的蛇行稳定性及 曲线通 过性能 的好坏 。轴箱定位 的 纵 向刚度应足够大 ， 则转 向架 的蛇行稳 定性较 好 ， 而且在 大的 牵 引力作用下 ， 轮对也不 会产 生明显 的纵 向位 移 ， 黏着性 能较 好 。轴箱定位 的横 向刚度大一些 ， 对转 向架 的蛇行稳 定性 也有 利， 但 此横 向刚度受结构 的影响 ， 通 常具有较小 的数值。
系悬挂系统能传递垂向 、 横 向和纵 向作用力 。垂 向力主
要指除轮对带轴箱以外的车辆重量 ， 横向力 主要指 曲线通过 时 车轮的导 向力 ， 纵 向力主要指车辆的纵向牵引力和制动 力。此 外， 一系悬挂 系统还必须具 有承受 垂 向、 横 向和纵 向冲击 的能 力， 考虑到车辆 的平稳性 和舒适性 ， 通 常设有 一系垂 向减振 器 用 于衰减转 向架的垂 向和摇摆振动 ， 以确保 轮对 的平行 。
关键 。
２ 选 型 现状
辆动力学主要涉及车辆的稳定性 、 安全性以及乘座舒适性 三大 指标 。
一
２ ． １ 一 系弹 簧 的 选 型
系悬 挂 的纵 向刚 度 及 横 向 刚 度 即 轴 箱 定 位 的 纵 向 刚 度
目前 ， 常用 的一系弹簧包括螺旋钢弹簧 、 锥簧 、 人字簧 和螺 旋钢弹簧加橡胶垫等 。其 中螺旋钢弹簧的特点是稳定 性好 ， 静 态、 动态 刚度变化小 ， 垂 向特性呈线形 ， 寿命 长 ， 成本低 ， 受温度 变化小 ， 但其缺点是 ： 无 阻尼 ， 高度要 求高 ， 纵横 向刚度很难控 制 。锥簧 、 人字簧 的特点是 ： 阻尼 ， 高度小 ， 纵横 向刚度易控制 ， 三 向刚度具有非线形 ， 缺点是寿命 短 ， 动态刚度变化 大 ， 受温度
技 术 与 市场
２ Ｏ １ ４ 年第２ １ 卷第８ 期
技术研 发
Baidu Nhomakorabea
轨 道 车辆 转 向架 一 系悬 挂 系统 技 术 的分 析
黄双良
（ 南 车株 洲 电力机 车 有 限公 司 ，湖南 株 洲 ４ １ ２ ０ ０ １ ）
摘 要： 介 绍 了轨 道 车 辆 转 向 架 一 系悬挂 系统 的作 用 ， 以及 各 种 一 系弹 簧 的 特 点 和 选 型及 定 位 方 式 ， 指 出 了 目前 的研 究
目前 ， 南 车 株 洲 电力 机 车 有 限公 司 生 产 的 Ｈ Ｘ Ｄ １ Ｂ、
优先保证机车 的蛇行稳定性 及黏着性能 的要求 ， 而机 车的曲线 通过性能可采取其他措施来 改善。
一
Ｈ Ｘ Ｄ １ Ｃ、 Ｄ Ｊ ４等交流机车都采用钢弹簧加橡 胶垫结构 。法 国 Ｔ ／ Ａ Ｇ Ｖ高速车 、 德国Ｉ Ｃ Ｅ系列 、 日本新 干线 、 中国 Ｃ Ｒ Ｈ等高速 车 也都采用了钢簧加橡胶垫 的结构 。可见 ， 一 系弹簧采用钢簧加 橡胶垫 的结构是 一种最成熟和最流行的趋势 。
过曲线时还能允许少量横移 。
３ 研 究现 状
３ ． １ 结 构 研 究
系悬挂系统安装在轨道车辆转 向架构 架和轴箱之 间， 保
证一 系垂 向、 横向和纵 向刚度 。其主要 包括三类 ： ① 起缓 冲作 用 的弹簧装置 ： 如螺旋 钢弹 簧 、 锥 簧等 。② 起衰减 振动或振 幅 作用 的减振装置 ： 如垂 向、 横向减振 器。③起 轴箱／ 轮对定 位作
用 的定 位 装 置 （ 构架与轮对 间连接方式 ） ： 如转臂定位 、 单 拉 杆
定位装置 。
一
根 据 目前 的 选 型 现 状 ， １ ２ ０ ｋ ｍ 速 度 级 大 功 率 重 载 货 运 机 车（ 如Ｈ Ｘ Ｄ １ ／ Ｂ ／ Ｃ系 列 、 Ｈ Ｘ Ｄ ３ ／ Ｂ ／ Ｃ系列 ） 一 系 悬 挂 一 般 采 用 单 拉 杆定 位 ， 早 期 的直 流 机 车 （ 韶 山系列 ） 一 般 采 用 双 拉 杆 定
从 机 车 曲线 通 过 性 能 的 角度 考虑 ， 轴 箱 定 位 的纵 向及 横 向
能克服钢簧结构缺点 ， 并且 橡胶 弹簧能吸 振降噪 ， 降低 钢簧 动
应力 。
刚度都宜小一 些。纵 向刚 度小 ， 轮 对易 于 向 曲线 径 向位置 偏
斜， 有 利 于 曲线 通 过 。选 定 一 系 悬 挂 的 纵 向及 横 向 刚 度 时 ， 应
３ ． ２ 动 力 学研 究
一
传递一系垂 向 、 横 向和纵向作用力的刚度分别称为一 系垂
向刚 度 、 横 向 刚度 和 纵 向刚 度 。 衰 减 一 系垂 向 振 动 的阻 尼 称 为
一
系垂 向阻尼 。这些 参 数 的合 理 匹配 是 提 高动 力 学性 能 的
系悬挂参数和结 构直接 影响转 向架 的动力学性 能 。车