城市轨道交通车辆转向架结构分析

城市轨道交通车辆转向架结构分析

刘宣佑 中车唐山机车车辆有限公司

摘要：随国民经济的发展，城市规模不断扩大。城市人口的增加使得交通拥堵的问题日益突出，而城市轨道交通车辆作为城市公共交通运载的主要工具有节能、占地少、存储空间大、安全系数高、绿色环保无污染等特点，还为乘客提供了优良的服务条件，是绿色的行驶工具，适于城市的发展。而对于动车来讲，转向架是列车最重要的部分，转向架的结构设计是否合理，材料使用是否安全稳固，关系着列车的稳定性、安全性、以及使用寿命。转向架的架构多采用焊接架构，在受力较大部位容易出现问题，本文就城市轨道交通车辆转向架的作用构成及常见故障进行分析，如何实现转向架结构的安全稳定性发展。

关键词：城市轨道 交通车辆 转向架结构

随生活水平的提高，人们对动车的乘坐要求逐渐增加，在乘车的舒适度和安全性能方面得到进一步改善，而车辆在长期的高负荷工作中，如维护不当或者转向架的设计结构不合理，都会造成动车故障影响交通车辆的正常运行，人们的行驶安全不能得到保障，因此合理的转向架结构设计及安全材料的使用才能提高列车的稳定性舒适性。

一、城市轨道车发展前景

1.1现阶段城市轨道交通建设现状

城市化进程的加快，使我国人口规模不断上升，建筑行业也不断扩大，因此城市的交通问题面临着严峻的考验，交通拥堵及交通安全问题迫在眉睫，严重阻碍了社会经济的发展。各城市开始纷纷加入到城市轨道交通建设的热潮中。而稳定的轨道交通网络建立，可以为城市居民提供快捷可靠的运输服务，减少因空间距离而带来的经济发展阻碍，加快城市化经济的飞速发展。

1.2城市轨道交通车辆的发展特点

轨道交通是城市交通发展中不可或缺的支柱，甚至可能会在未来改变城市的发展状态。城市轨道交通正处于一个新的发展阶段，由于城市轨道车辆运行速度快、同时多半建在地下，占地面积少可以减轻地面交通压力，从而使地面的道路更加顺畅；采用封闭线路的专用通道运行方式和其他车辆和行人无干扰发生交通事故的概率极小；安全性能好且不受气候的因素的影响，电力是城市轨道交通的唯一能源，除了尾气排放无空气污染，因此可以推动城市的发展，提高城市形象，在城市公共交通中发挥着重要的作用。

二、轨道交通车辆转向架结构分析

2.1转向架概念

转向架是支撑车体运转时的走行装置，是一个由两个轮对、一个侧架和一些装置组成的小车，大小跟一辆普通轿车相差无几，而动车车厢就被放置在上面，可带动一定程度的转动 这种装置被称为转向架，一般来说每节车厢下面有两个，它是城市轨道交通车辆的关键部位，它的结构设计是否合理，直接影响轨道车辆的动力性能及运行安全。

2.2转向架的作用

（1）承载。机动车上部的重量，过车体的重量即安装在车体内的各种机械、动力装置、辅助装置、电气设备的重量，并把这些重量轻一系弹簧悬挂装置传递到钢轨上，定时轴重均匀分配。

（2）牵引。主要作用的是动力转向架，将产生牵引力和制动力，把产生的力量经牵引装置传递到车体底部，最后传递到车钩，实现对列车的牵引和制动。

（3）缓冲作用，主要是在走行的过程中，用来缓和线路不平顺时对车辆的冲击，保证机车在行走的过程中平稳的运行。

（4）转向作用。主要用于铁路车辆转向，保证车辆顺利通过取线，即当车辆以一定的速度开始进入曲线时，前轮对外轮轮缘与外轨的内侧面接触，相互挤压，产生导向力。从而使转向架相对线路产生转动。

（5）制动。转向架在必要的情况下会产生相应的制动力，使车辆在遇紧急情况或者制动停车时可在规定的距离内减速或停车。

2.3转向架的结构分析

转向架的主要结构有轮对、轴箱、一系悬挂钩架、二系悬挂、驱动装置和基础制动装置组成。

图1-1为转向架结构分析图

（1）轮对。轮对是走行的导向，是直接向钢轨传递重量，通过轮轨之间的粘着产生牵引力或制动力，并通过车轮的回转来实现车辆在钢轨上的运行。

（2）轴箱。是用来降低轮轨之间的摩擦阻力化滚动为平动。轴箱除在列车上保证轮对回转运动外，还能使轮对适应线路的不平顺条件，相对于构架的上下、左右和前后运动。

（3）弹性悬挂装置。是为了减少线路的不平顺和轮对相对运动，对车体产生的各种动态的影响，转向架在轮对、架构或车体之间设有的弹性悬挂装置，分为一系悬挂装置和二系弹簧悬挂。一系悬挂装置用于固定轴距来保持轮对的正确位置，安装轴承等缓冲轴箱以上部分的振动，以减轻运行过程中产生的动作用力。二系弹簧悬挂也叫车体支撑装置，是车体与转向架的连接装置。

图2-6为弹簧悬挂装置

（3）架构。架构是安装的基础，是转向架的骨架，它将转向架的各个零部件组合成一个整体并承受和传递各种力量。

（4）基础制动装置。是制动机产生制动力的部分，其作用是传递和放大制动缸传来的力，以起到压紧车轮得作用，来对车辆实行制动。

（5）驱动装置。又叫动力转向架。它可以将电能转化成机械，能通过降低转速来增大转矩，将牵引电动机的功率传递给轮对，来利用轮轨之间的黏着作用，驱动车辆沿着轨道行驶。

2.4转向架的分类

转向架的分类可以通过4部分进行。

2.4.1按轴数分类

按轴数分，一般可以分为两轴转向架和三轴转向架。城市轨道交通车辆通常使用的是两轴转向架。

2.4.2传动装置分类

传动装置可以分为动力转向架和非动力转向架。动力转向架是指转向架的根轴，由独立的牵引电机进行驱动或有一台牵引电机进行驱动的。

2.4.3按悬挂装置分类

按悬挂装置分类，可以分为一系悬挂（轴箱弹簧或中央弹簧）和二系悬挂（轴箱弹簧和中央弹簧）。

2.4.4按轴箱定位方式分类

按轴箱定位方式分类可以分为有导框轴箱定位转向架和无导框轴箱定位转向架。

三、城市轨道交通车辆的转向架检修重难点及结构设计

3.1动车转向架组技术要求

3.1.1强度和刚度

动车转向架是车辆正常运行的基础，因此转向架的各部分，必须要保证有足够的强度和高度。

3.1.2运行横向稳定性和平稳性

在直线地段运行应有良好的横向稳定性。继大型养路机械到达最高运行速度时，不允许发生蛇形失稳而造成车轴轴承过热。动车的运行的平稳性和安全性。

3.1.3结构简单，安全可靠，维修量少。

转向架各部分在保证安全可靠运行的前提下，结构应该力求简单，材质尽可能统一、安全，以便于制造，方便检修。，减少日后维修的工作量，延长两次维修间的运行里程。

3.2动车转向架设计原则

（1）转向架的设计应采用高柔性的弹簧悬挂系统来获得良好的振动性能。

（2） 采用高强度轻量化的转向架结构，来降低轮轨间动力的作用。

（3）采用能有效的抑制转向架蛇行运动。

（4）驱动装置应采用简单实用可靠成熟的结构来减小簧下质量和黄尖质量以改善轮轴间的动作用力来提高动车运行中的安全性和稳定性。

（5）基础制动装置应采用复合制动系统。

（6）便于检修，转向架在设计时要考虑运行和检修过程中的重难点排查，因此设计结构要方便检修。

3.3动车组转向架的主要技术要求

动车组转向架在设计过程中要保证最佳的粘着条件；良好的动力学性能；重量轻且工艺简单；良好的可接近性、便于维修；零部件标准化和统一化。

四、结束语

城市轨道交通车辆的转向架在轨道车辆的运行中发挥着重要的作用，它不仅承载着车身的重量，同时还有牵引、缓冲、转向、制动的作用，给人们的交通提供了极大的便利，但动车的结构设计中我们要采用优化的结构设计，使转向架发挥更大的作用，促进交通行业的发展，推动经济建设。

参考文献：

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