B型城市轨道交通车辆转向架设计

B 型城市轨道交通车辆转向架设计型城市轨道交通车辆转向架设计 摘 要 首次使用 I2D EA S 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 阐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 关键词 城市轨道交通 轻轨车辆 转向架 设计 参数 优化 1 概述 城市轨道交通具有安全 快速 准时 高效 节能 无污染和占地少的特点 能满足城市 发展和环境保护的现实要求 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然 选择 现代快速城市轨道交通系统采用全封闭车道 自动信号控制调度系统和轻型快速电 动车组 行车密度大 h 40 km 平均旅行速度一般为 30 km h 最高运行 h 90 km 速度为 80 km h 单向最大载客能力可达 6 万人 h 8 万人 h 城市轨道交通车辆有三 大关键技术 VVV F 调频调压交流传动与控制技术 轻量化车体技术 轻量化 高性能 高可靠性转向架技术 现代城市轨道交通车辆的类型一般可以分为 A 型 B 型 C 型和低地板轻轨车 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 同时具有发展城市轨道交 通的现实需要和经济实力的多为客流量大的大中型城市 其快速轨道交通系统发展的主流 是以 A 型车或 B 型车为基础 基本编组单元为 2M 1T 或 1M 1T 的电动车组立体化运 行 整个轨道交通系统正朝着地下铁道 高架轻轨和近郊地面三位一体的立体化 网络化 方向发展 采用 VVV F 交流传动技术和轻量化耐候钢或不锈钢车体的 B 型车 能够满足 我国一些城市轨道交通系统的发展要求 并有一定的技术经济性 其走行部为轻量化 低 噪声的无摇枕转向架 2 转向架选型分析 2 1 城市轨道交通对转向架的特殊要求 与干线铁路相比 城市轨道交通有以下特点 1 间距短 启停频繁 对牵引和制动性能要求很高 4 F1 Q O Y8 i6 e4 R B C 7 对噪声要求严格 8 需满足城市总体风格和居民的审美要求 车辆造型和色彩要求极富创造性 对于转向架的运行稳定性 轻量化 低噪声 高可靠性 易维护及特殊的运行环境必须给 予足够的重视 转向架对车辆的运行性能和行车安全至关重要 对轨道交通系统运行的经 济性有重大影响 3 i0 t 8 o 4 Q 2 2 国内既有转向架的特点 e t f M i s l5 O 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 一种是上海地铁 1 号线 2 号线和广州地铁 1 号线用转向架 为从欧洲整机进口的产品 另一种是北京复八线地铁用转向架 为引进韩国韩进重工技术研制生产的产品 其中 上 2 海 2 号线地铁车辆也用于我国第一条高架轻轨 明珠线 为便于分析比较 将各种转 向架的主要技术特征和参数列于表 1 x T g W0 m t N C6 6 x F3 C e 表 1 现有地铁 轻轨转向架的主要技术特征和参数 X 6 v8 L W4 M b N 注 上海地铁 1 号线用转向架为橡胶弹性联轴器 p0 I4 H1 x4 M9 y U k 2 3 转向架的发展方向 G8 Z9 Q6 m H 纵观国内外情况 A 型或 B 型城市轨道交通车辆走行部的发展趋势是轻量化 低噪声的无 摇枕转向架 一系悬挂为橡胶弹簧 二系悬挂为空气弹簧与抗侧滚扭杆并用 牵引电机横 向架悬 采用单元式基础制动装置 城市轨道交通车辆的线路条件和走行特性与干线铁路 车辆有很大不同 如转向架的结构设计空间十分苛刻 采用交流传动技术 齿轮传动比很 高 载客量很素的综合作用给城市轨道交通车辆转向架的设计带来大 运行环境特殊 安 全可靠性要求极高 等等 这些因了特殊的困难 3 转向架总体设计要求和主要技术参数 N3 e Y5 N T q 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限界和线路条件 能够满足地下铁道 高架线路和近 郊地面大容量 快速城市轨道交通系统的运用要求 7 j R 6 P e P8 V 2 转向架具有适宜的运行稳定性和良好的曲线通过能力 3 运行平稳性指标按 GB5599 1985 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范 的规 定执行 车辆在空载和满载之间的任何载荷条件及各种运营速度下 其垂向和横向平稳性 指标均小于或等于 215 且性能稳定 6 S6 p3 d9 U8 R K K w u0 6 适当采取轻量化措施 转向架总重约 415t 不含驱动装置 1 d g i P 8 7 可靠性高 对可能的故障均采取安全措施 8 P I o9 s R0 I9 P n7 k l 8 可维护性好 O0 t Z i5 Q 3 2 转向架主要技术参数 2 P0 7 S0 L A3 q2 E W 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量化 低噪声 无摇枕转向架 轴箱弹簧为无磨耗圆锥 叠层橡胶弹簧 采用 H 型钢板压型焊接构架 中央悬挂为空气弹簧直接支承车体的三无结 构 采用单元式单侧闸瓦踏面制动装置 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 台交流牵引电动机 齿轮传动箱 和联轴器 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 K j P4 i a c 1 V 图 1 动车转向架装配图 图 2 拖车转向架装配图 首次采用 I2DEA S 软件对转向架直接进行三维装配设计 构架 轴箱等的三维造型设计为 后续的有限元强度计算打下了基础 对各零部件进行了准确的质量 转动惯量 重心和主 惯性轴位置的计算 以便为转向架的动力学性能计算提供可靠的基础数据 4 1 轮对轴箱定位装置 p Z7 A p H V 轮对轴箱定位装置采用圆锥叠层橡胶弹簧 图 3 橡胶弹簧的优点在于具有非线性刚度特 性 并有隔离高频振动和降低轮轨噪声的作用 对三向弹簧参数进行优化选择 在获得转 向架适宜的蛇行运动稳定性和满足传递制动力 牵引力要求的前提下 注重提高转向架的 曲线通过能力 在轴箱弹簧与轴箱之间设有调整垫片 以便于落车调整 轴箱盖与构架之 间设有安全吊环 9 r8 C Y b o G7 O p1 J2 5 何宗华 我国城市轨道交通技术需要研究解决的主要问题 J 城市轨道交通研究 1998 4 14 16 6 腾茂根 地铁车辆国产化工作研究 J 城市轨道交通研究 1998 1 53 56 7 吴 克 上海地铁客车运用故障综述 J 铁道车辆 1998 36 7 42 43 1 k3 h 8 张振生