某A型地铁转向架悬挂性能优化

赵文雪陈经纬张硕李辰生

摘要：随着国内城镇化步伐的进一步推进，各城市相继加快了轨道交通的发展。A型地铁作为城市轨道的主力车型，需要提高其车辆舒适性，满足人们出行日益提高的要求。

关键词：A型地铁；悬挂系统；舒适性；平稳性

1引言

A型地铁是用于城市内的轨道交通工具，根据GB/T14894要求，新造客车运行平稳性等级为优、不低于1级（垂向和横向运行平稳性指标均＜2.5）；经过150,000km运行后，车辆运行平稳性等级为良、不低于二级（其垂向和横向平稳性指标应≤2.75）。

转向架是实现车辆运行、承载、导向的重要部件，承担着传递牵引和制动力，缓和振动和冲击，提高乘坐舒适性的主要责任。为保证车辆的舒适性，在转向架上设有一套减振系统，隔离轮轨耦合系统产生的振动。目前地铁转向架上成熟的悬挂系统都采用两级悬挂系统，即一系悬挂和二系悬挂，通常一系悬挂采用金属橡胶弹簧，二系悬挂采用空气弹簧。

车辆的运行平稳性（旅客乘坐的舒适性）主要取决于转向架二系悬挂装置。在垂直方向，采用空气弹簧能够有效阻止来自转向架的高频振动向车体传递，空气弹簧内部的节流孔提供垂向振动衰减阻尼；在横向，空气弹簧也同时提供一定的横向刚度，车体与构架之间的横向缓冲器用于限制车体的过大横向摆动，横向减振器可提供横向振动衰减阻尼；在纵向，牵引拉杆弹性橡胶垫能够缓冲纵向冲击力。转向架悬挂系统的设计充分考虑影响车辆运行平稳性的各方面因素，能够确保车辆的运行平稳性指标在相关标准要求的范围内。

某A型地铁车辆在个别区段运行时，车体晃动现象比较明显。技术研究人员对对该A型地铁转向架进行结构性能优化，使转向架能更好的适应不同线路的需求。

2优化分析

2.1空气弹簧参数优化

2.1.1空气弹簧横向刚度优化

空气弹簧横向刚度对平稳性的影响如图1所示，从分析结果可知，空气弹簧横向刚度对垂向平稳性影响不大，横向平稳性随空气弹簧横向刚度的增加而增大，建议横向刚度参数取值范围为0.15-0.2MN/m。

2.1.2空气弹簧垂向刚度优化

空气弹簧垂向刚度对平稳性的影响如图2所示，从分析结果可知，空气弹簧垂向刚度对垂向平稳性影响不大，垂向平稳性随空气弹簧垂向刚度的增加而增大，建议垂向刚度参数取值范围为0.15-0.2MN/m。

2.2抗侧滚扭杆刚度优化

抗侧滚扭杆刚度对平稳性的影响如图3所示，从计算结果可知，抗侧滚扭杆刚度对平稳性指标没有影响。

2.3横向减振器参数优化

横向减振器节点综合刚度和阻尼对平稳性的影响如图4所示，从结果可以得知，节点综合刚度对平稳性影响不大，直线工况横向平稳性随横向减振器阻尼的增加而减小，曲线工况横向平稳性随横向减振器阻尼的增加先减小后增加，横向减振器阻尼参数建议选取范围50-70kN.s/m。

通过对比分析可知：

（1）安装抗侧滚扭杆导致车辆整体抗侧滚刚度较大，通过连续S型曲线时，不能迅速衰减横向振动，去掉抗侧滚扭杆后，情况得到有效改善，且车体低频运动消除。

（2）去掉抗侧滚扭杆的工况下，增加空簧横向跨距，可提供一定的抗侧滚刚度，更好的衰减横向振动。

4结论

通过对某A型地铁车辆转向架悬挂系统优化分析，得出以下结论：

（1）结合空气弹簧实际产品制造工艺，允许条件下，可适当减小空簧横向和垂向刚度，改善车辆运行品质；

（2）抗侧滚扭杆刚度对车辆运行平稳性影响较小；

（3）横向减振器安装方式对车辆运行平稳性较小；

（4）车体发生晃动时的运动姿态主要以摇头运动和滚摆运动的耦合运动为主，建议去掉抗侧滚扭杆，增加空簧跨距，降低车辆整体抗侧滚刚度，提高车辆对连续S型曲线线路的适应性。