城市轨道交通车辆转向架结构设计
　　作者：刘彬
　　【摘要】在我国城市化的进程中，城市轨道交通发挥了重要的作用，能够满足环境保护和城市发展的要求，具有占地少、节能高效、安全快速的优点，有利于对城市公共交通问题进行解决。本文对城市轨道交通车辆转向架结构设计进行了简要的探讨，主要分析转向架的选型、转向架的总体设计要求和主要结构设计特点。
　　【关键词】转向架；结构设计；城市轨道交通
　　随着城市规模的不断扩大，城市的发展也面临着较大的交通压力，积极发展城市轨道交通是解决这一问题的一个有力途径。一般情况下，现代快速城市轨道交通系统具有较大的行车密度，平均旅行速度能够达到每小时40千米，最高运行速度能够达到每小时90千米。转向架技术是城市轨道交通车辆的关键技术之一。做好城市轨道交通车辆转向架的结构设计对于城市轨道交通的发展有着积极的意义。
　　1.分析城市轨道交通车辆转向架的类型选择
　　城市轨道交通与干线铁路有所不同，其具有较小的曲线半径，对走行部有着较高的要求，而且启停非常频繁，间距较短，对制动性能和牵引性能也有着较高的要求。城市轨道交通有较大的空重车重量差，行车密度较大，需要较高的自动化程度。城市轨道交通车辆对于安全性能和噪声都有着较高的要求，车辆的色彩和造型还要契合城市的整体风格。因此在选择和设计转向架时应该选择适用于特殊环境、维护便利、可靠性强、噪声低、量化轻、运行稳定性好的转向架[1]。
　　参照当前已建成的城市轨道交通车辆中运用的转向架，北京复八线地铁使用的是从韩国引进的转向架产品，广州地铁一号线、上海地铁的2号线和一号线使用的是从欧洲整机进口的转向架。无摇枕转向架是城市轨道交通车辆走行部的一个主要发展趋势，其具有噪声低、轻量化的优点。其中抗侧滚扭杆与空气弹簧是二系悬挂，主要是对电机的横向架悬进行牵引，橡胶弹簧是一系悬挂，主要使用的是单元式基础制动装置。与干线铁路车辆相比，城市轨道交通车辆具有不同的走行特性和线路条件，例如运行环境比较特殊、具有较大的载客量、具有较高的齿轮传动比、使用交流传动技术、具有较高的安全可靠性要求等等。在设计时必须充分考虑这些因素。
　　2.城市轨道交通车辆转向架的总体设计
　　2.1城市轨道交通车辆转向架的总体设计要求
　　为了使近郊地面大容量、高架线路和地下铁路等快速城市轨道交通系统的运行要求得到满足，应该选择符合规定的线路条件和限界条件的转向架。选择具有较好的曲线通过能力和适宜的运行稳定性的转向架。以铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》为依据，对转向架的运行平稳性指标进行控制。在满载和空载之间的任意运营速度和荷载条件下，车辆的横向和垂向平稳性指标不得超过2.5，保障车辆性能的稳定。以《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》为依据，对转向架的安全性指标进行控制，倾覆系数不得大于0.8，轮重减载率不得大于0.6，脱轨系数不得大于1.0。以铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》为依据，对转向架关键零部件的动强度和静强度进行控制。在不含驱动装置的情况下，转向架的总重量在4.5吨左右比较合适。为了尽可能提高转向架的可靠性，还要采取一定的安全措施，减少故障发生概率。在设计选项驾驶还要注意提高其可维护性，为后续维修工作提供便利。
　　本设计对城市轨道交通车辆转向架的技术参数进行了规定。转向架的最高运营速度为90km·h-1，最大轴重为14吨，载重18吨，自重38吨，最小启动平均速度为0.8m·s-2，紧急制动平均减速度为1.2m·s-2，固定轴距为2200毫米，转向架质量为4.6吨，牵引点与轨面高度的距离为385毫米。空气弹簧的有效直径为540毫米，空气弹簧的横向跨距为1850毫米，弹簧顶面与轨面高度的距离为905毫米，车轮直径为840毫米，轴颈直径为120毫米，轴颈中心距为1930毫米[2]。
　　2.2城市轨道交通车辆转向架的设计要点
　　无摇枕转向架具有低噪声、轻量化的优点，在城市轨道交通车辆中用的比较广泛。使用无磨损圆锥叠层橡胶弹簧作为轴箱弹簧，使用三无结构（空气弹簧直接对车体进行支承）作为中央悬挂，对电机横向甲癣进行牵引。转向架又可以分为拖车转向架和动车转向架两种，并在动车转向架的车轴上安装联轴器、齿轮传动箱和交流牵引电动机。拖车转向架和动车转向架在轴箱弹簧的特性参数方面具有一定的差异，其他零件能够自由互换。
　　2.2.1设计轮对轴箱定位装置
　　使用圆锥叠层弹簧橡胶作为轮对轴箱的定位装置，其具有降低轮轨噪声、隔离高频振动和非线性刚度特性的优点，通过优化选择三相弹簧参数，在保障俺上架的牵引力、传递制动力和蛇形运动稳定性的基础上，使转向架的曲线通过能力得到提高。由于轴箱和轮箱弹簧之间使用调整垫片，落车调整更为便利[3]。
　　2.2.2设计转向架构架
　　转向架的构架主要使用H型轻量化低合金高强度钢板，主要结构包括两个横梁和两根侧板，其中侧梁上的立板厚度为10毫米，下盖板厚度为14毫米，上盖板厚度为12毫米。并设置多块筋板，放置于侧梁的内部，厚度为8毫米。使用无缝钢管作为构架横梁，无缝钢管的壁厚为14毫米，直径为180毫米，为了保障转向架构架主体结构具有较高的可靠性，两根横梁之间、横梁和侧梁之间要设置纵向加强梁。
　　2.2.3设计中央悬挂装置
　　使用三无结构作为中央悬挂装置，具体指的是用大扭转变形、低横向刚度的空气弹簧直接对车体进行支承，可以使用可变阻尼节流阀在垂向发挥减震的作用，并将油压减振器安装在横向。本设计中还配备有新型抗侧滚扭杆装置和非线性横向缓冲止挡装置。
　　结语：本文以当前我国在城市轨道交通车辆转向架方面现有的技术水平为依据，对城市轨道交通车辆转向架结构进行了设计。转向架结构的运行性能、关键零部件的疲劳强度、结构设计的合理性还需要长期的应用和实验，根据实验结果和实际情况对设计进行调整和完善。