B型城市轨道交通车辆转向架设计.docx

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1、B型城市轨道交通车辆转向架设计摘要；首次运用12DEAS软件进行了B型城市轨道交通车辆转向架的三维装配设计。闽述了转向架的主要结构设计特点和动力学性能参数的优化选择。关犍词，城巾轨道交通：轻轨车辆：转向架:设计：参数:优化1概述城巾轨道交通具有平安、快速、准时、高效、节能、无污染和占地少的特点.能满意城市发展和环境爱妒的现实要求.发展城市轨道交通是解决城市公共交通问题的根本途径，也是城市可持续发展战略的必定选择，现代快速城市轨道交通系统采纳全封闭车道，自动信号限制调度系统和轻型快速电动车组,行，.h-40km平均旅行速度Oi30km/h.i.h-90km速度为80kmh胞向城大我客实力可达6万

2、人h-8万人h.城市轨道交通车辆行三大关键技术：VWF调频调压沟通传动与限制技术：轻眼化车体技术；羟吊化、高性悭、高军箍性转向架技术.现代城巾轨道交通车辆的以分为A型、B型、C里和低地板轻轨车.其中,低地板轻轨车又可分为70%低地板和100%低地板2种.目前,同时具。发展城市轨道交通的现实须要和经济实力的多为客流!大的大中型城市，其快速轨道交通系统发展的主流是以A型车或B型车为基蠲，站本编力1单兀为2M+IT或1M+IT的电动车组立桶行.整个轨道交通系统正朝着地下帙道、而架轻轨和近郊地面三位一体的立体化、网络化方向发展.果纳VvVF沟通传动技术和轻限化耐候辆或不侨钢乍体的B型车，能够满意我国些

3、城市轨道交通系统的发展要求，并有肯定的技术经济性，其走行部为轻法化、低唤那的无摇枕游向架.2转向架选型分析2. 1城市轨道交通对转向架的特别要求与干找铁跖相比，城市轨道交通行以下特点；(1)间距粕，启停频繁,对牵引和制动性能要求很Sh(2)曲线半径小,对走行部要求高：(3)线路坡度大,可达30-60三(4)强亚从1816310人)到26t(432人)，空近东爪讨圣大；(5)行车密度大,G短行车间隔可达115min2min,自动眼制程度高：(6)运行环境特别，平安军祭性要求极高；(7)对噪声要求严格：(8)落满意城市总体风格和居民的审美要求,车辆造型和色网要求极富创建性.对于转向架的运行稳定性、

4、轻后化、低嵯比、高牢籍性、易维妒及特别的运行环境必需赐予足助的电视,转向架对车辆的运行性能和行车平安至关Hi要，时轨道交通系统运行的经济性有重大影响，2.2 国内既有转向架的特点目前，国内地铁、轻轨电动客车用转向架除国产的外,还有引进国外技术的，主要有2种：种是上海地铁1号线、2号铁和广州地铁1号线用转向架，为从欧洲整机进口的产品：另一种是北京复八税地铁用转向架.为引进韩田韩进北工技术研制牛.产的产品,其中上海2号线地帙车辆也川I我N笫了.-:珠线分析比较，将各种转向架的主要技术特征和参数列于次1.S2号晚3Wn,W)RM三CX10AKtWtMSffC*三XMMM2123002MO1182加R

5、lbQ昆,4)IHO19301mIMOU0130131KHM代M4R0S*气6UWlwr1*19*2三三H向.?!三HWR.2SR1.MM2Srtw2三fl*BeMf口三C*H11。用4naoFii.三三Q9noffHX北大O!QJEffWftK北火的河瓦非1现有地帙、轻轨转向短的主要技术特征和参数注：卜.海地铁1号线用转向架为松股弹性联轴测2.3 转向架的发展方向纵观国内外状况，A型或B型城市轨道交通车辆走行新的发展辂势是轻减化、低噪声的无据枕转向架，一系悬挂为橡胶弹簧,二系悬挂为空气弹赍与抗侧滚扭杆并用，牵引电机横向架恩.采纳单元式基础制动装置.城市轨道交通车辆的城路条件和走行特性与干线铁

6、路车辆有很大不同，如转向架的结构设计空间非常苛刻；采纳沟通传动技术，齿轮传动比很高：我客量:很素的涂合作用给城市轨道交通车辆转向架的设计带来大，运行环境特别，平安牢地性要求极而，等等，这些因了特别的困难。3转向架总体设计要求和主要技术参数3. 1转向架总体设计要求(1)转向架的综合性能应符合规定的网界和我路条件，能够清诵地下铁道、高架线跖和近郊地面大容量、快速城市轨道交通系统的运用饕求.(2)转向架具有相宜的运行稳定性和良好的曲线通过实力.运行平检性指标按GB5599-1985M铁道车辆动力学性能评定和试骆鉴定规范B的规定执行：车辆在空我和满我之间的任何我荷条件及各种运营速哎下，其乖向和横向平

7、枢性指标均小于或等于215.且性能稳定。(4)转向架的平安性指标按GB5599-1985m铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范3的规定执行：脱轨系数Q?P41.0：轮加减我率?PTP4016：恢凝系数D4018(5)转向架关键零部件的静强度、动强度符合有关国际标准或TB1335-1996铁道孥辆强度谀计及试验鉴定规范的要求.（6）适当实行轻/化措施，转向架总里约415t（不含驱动奘徨），（7）牢靠性高，时可能的故障均实行平安措施，（8）可维护性好.3.2转向架主要技术参数4转向架主要结构设计特点B型城市轨道交通车辆转向架为轻小化、低噪*、无摇枕转向架，轴箱舛,为无磨耗即链笠层橡胶弹簧，采纳H型

8、钢板压型寄接构架,中心悬挂为空气弹簧干脆支承军体的三无结构.采纳单元式的恻闸瓦踏面制动袋置.牵引电机横向架悬,转向架分为动车转向架（图1）和拖车转向架（图2）,在动车转向架的每根车轴上装有1台沟通牵引电动机、齿轮传动箱和联轮器。动车转向架与拖车转向架相比，除轴箱弹簧的特性参数不同外，其他零部件可完全互换。图1动车转向架装限图图2拖车转向架装配图首次采纳12DEAS软件时游向架干脆进行JZ维装鼠设计,构架、釉箝等的二维造卡设计为后续的行限元强度计算打下了基础,对各零部件进行了粘输的质量、转动惯量、重心和主惯性轴位相的计算.以便为转向架的动力学性能计算供应牢就的基础数Xk4. 1轮对轴箱定位装二轮

9、对轴箱定位装置采纳圆锥非层椎胶弹费（图3）,橡胶弹赞的优点在于具有非规性刚度特性，井有隔离高频振动和降低轮轨噪用的作用。对三向弹簧多数进行优化选择，在获得转向架相宜的蛇行运动稳定性和满意传递制动力、牵引力要求的前提下注意提高转向架的曲线通过实力.在轴箱弹簧与轴轴之间设有调整桀片，以便于落车调整。轴箱状与构架之间设有平安吊环.图3轮对轴箱弹赍装配图采纳我国现行标准的HSD型车轮，车轮滚动圆直径为84Omm,踏而为1.M型磨耗形踏面。远期有条件时将采纳噪声优化车轮和大等效斜度圆弧踏面，车轴为非标RC3轴，轴颈声.径为120mm,轴颈中心跑为1930mm,采纳120mm240mm160mm双列圆柱滚

10、子轴承,轴箱材料为特钢，有条件时将采纳馅合金.4.2 构架组成构架为H型轻贵化低合金高强度纲板煌接结构.主要由2根恻梁和2根横梁组成（图4）他梁上芾板、下箭板和立板的厚度分别为12mm.14mm.10mm,侧梁内部设有多块件度为8mm的筋板.构架横梁采纳白:径180mm、壁厚14mm的无统铜管,可提高构架主体结构的牢靠性.施梁与横梁的连接处和两横梁之间设有纵向加强梁.图4构架装配图构架侧梁上焊有制动缸安装座、轴箱舛,定位座等，横梁上焊有牵引电机吊座、齿轮箱吊杆座、牵羽拉杆座和横向镇冲器座等。全部关键安装座的位置精度均通过对转向架构架的整体加工获得.采纳三维有碳兀分析法进行/机YnJJ和振动恢态

11、分析.计算表明,构架整体应力分布合理，不存在薄弱环节.被态分析采纳了1.aneZoS方法.的低阶模态版组为构架扭曲,频率为30HHZ。正常运用状况下,转向架构架的运用寿命不低于车体小甑（30a）,在此期间内不须要对转向笑进行结构修整，转向架焊接制造完工后需进行消退焯接内应力的处理.4.3 中心悬挂装置中心悬挂装置来纳低横向刚度、大扭转变形的空气弹簧干脆支承车体的三无结何，条向用可变阻尼节流伸减振,横向安装油压减振器，还设有非线性横向缓冲止挡和斯型抗他滚打杆装置（图5）。动车头部转向架装设排降器和信号天线托架,当朱纳笫三轨受电时，还需装谀第三轨受流器.图5无徭枕型中心悬挂装配牵引装冏由中心销、牵

12、引梁、复合弹簧和新结构Z形牵引拉杆组成,牵引点距轨面态度为385mm新结构Z形牵引拉杆具有低的横向及垂向附加刚度,提前了车辆的横向及垂向动力学性能，实现了无磨耗、无间隙染引.4.4 靠础制动装前动车、拖车转向架均采纳单侧单元式踏面制动装冏，制动力优先由动车的再生制动负担。每轴设1个带弹簧停放制动器的单兀制动缸,停放制动实力满意用户规定的最大限制坡道要求.此方案的优点在于.动车、拖车转向架的制动装置（除制动倍率外）完全相同,与轴装盘:形制动和轮装盘形制动相比，该转向架具有较低的宽下质M，有利于减小轮轨之间的动作用力。单元制动缸的主要技术参数见表3,4.5 5齿轮传动装置栗纳科齿轮一级减速,以使传

13、动平稳，降低传动噪声.为降低看下质状,齿轮箱材料我纳高强度铸造铝合金。采纳刚性可移式鼓形火联轴涔或TD里挠性板式联轴器（图6）.齿轮箱采纳具有双面密封效果的机械式迷宫密封.免维护,无磨损.传动装置的传动比等主要技术参数将依据列车基本单元的配置和牵耳电机的选齐来确定。图6牵引电机传动装置4.6 其他装置5转向架动力学性能参数优化铁道车辆是一个困难的多体动力学系统，不但彳i各个部件之间的相互作用力和相对运动关系，还有轮轨之间困难的相互作用美系，在转向架设计过程中，书者与北方交通高校合作，利用德国铁路专用软件SIM2PACK也立了车辆系统的多体动力学模型.对影晌车辆动力学性能的转向架主要参数进行了优

14、化计律.包括：一系四1饰橡胶弹费的:向刚度、二系摘向域振器阻尼、抗蛇行减振国阻尼、抗但潦川杆刚度和车轮踏面斜度的改变等.车柄系统的好种参数对车辆的动态响应、蛇行运动枪定性和曲段通过性能：个方面的影响是不同的，而I1.提将车辆蛇行运动临界速度和改善车辆曲线通过性能这两者对悬挂参数的要求是有冲突的.因此，车辆悬挂系统的结构设计和参数选择,只能按实际运用条件进行综合考虑.这些条件包括最拓运营速度、曲线半径和超高以及线路不平顶等.通过多方案的参数优化选择,转向架蛇行运动的计算临界速位为22Okmh动车、拖车的运行平稔性指标小于2.5,曲莲通过实力和运行平安性指标淌意有关标准的要求。6结论与建议立足于国内技术，研制出具有国际先进水平的转向架.对我国城市轨道交通的发展具有电大意义.转向架的结构设计受车柄限界、地板高度、车辆宽度和轴史等的严格限制.通过B型城市轨道交通车辆转向架的设计，学者有以下几点体会：(1)虽然完成了转向架的设计和理论分析计修，但结构设计的合理性、关键零部件的疲惫强发以及运行性能仍行待于进一步试验和长期的运用考收.(2)对于果纳WVF沟通传动的A型和B型城市凯道交通车辆来说.踏而单元制动是校志向的琨础制动方式，(3)午轮直径大小及其粗板形式不仅影响轮轨之滑防空料限制传感器、接地电刷装置和固体轮缘润滑间的相互作用.也关系到转向架传动装置的设计和牵