對(duì)地鐵工程車(chē)轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)的幾點(diǎn)分析

王志勇

摘要：本文針對(duì)地鐵工程車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行了探討，并且對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中用到的動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行了分析，加以實(shí)際案例進(jìn)行舉證，并且結(jié)合地鐵車(chē)輛的轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)的便利性，提出有效的工程車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)方案，以此廣泛應(yīng)用于自帶動(dòng)力的地鐵工程車(chē)。

關(guān)鍵詞：地鐵工程車(chē)；轉(zhuǎn)向架；動(dòng)力學(xué)

1地鐵工程車(chē)概念及轉(zhuǎn)向架的基本結(jié)構(gòu)

隨著城市化的迅速推進(jìn)，地鐵交通迅速發(fā)展，在地鐵的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)過(guò)程中都需要地鐵工程維護(hù)車(chē)輛，即本文所說(shuō)的地鐵工程車(chē)，主要是以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，為了適應(yīng)地鐵運(yùn)行過(guò)程中的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)以及維護(hù)要求而設(shè)計(jì)的工程車(chē)輛，在地鐵工程車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，為了保障其運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性，需要為地鐵工程車(chē)選擇合適的懸掛系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)向架上，并且通過(guò)對(duì)地鐵工程車(chē)運(yùn)行穩(wěn)定性的計(jì)算，保障工程車(chē)的正常運(yùn)行。

地鐵工程車(chē)的轉(zhuǎn)向架一般都采取中心銷(xiāo)牽引方式，而其組成部分主要是構(gòu)架、輪對(duì)軸箱、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置、單元制動(dòng)設(shè)備以及輪緣潤(rùn)滑器組成，并且安裝一級(jí)車(chē)軸齒輪箱和二級(jí)車(chē)軸齒輪箱。在轉(zhuǎn)向架的構(gòu)造中，構(gòu)架是其主體，是進(jìn)行轉(zhuǎn)向架安裝的基礎(chǔ)，同時(shí)傳遞各部件在工作過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)荷以及牽引力、制動(dòng)力、慣性力，構(gòu)架的焊接方式為整體焊接，主要由低密度合金鋼板以及鋼管焊接而成，整體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“H”形狀，詳見(jiàn)圖1。此外，構(gòu)架側(cè)梁為箱梁構(gòu)造，中間加入隔板，以此提高側(cè)梁的抗壓能力，轉(zhuǎn)向架構(gòu)造中的旁承安裝座以及潤(rùn)滑器安裝座都安裝于側(cè)梁之上。構(gòu)架中的橫梁采取無(wú)縫鋼管作為橫梁材料，并且分別安裝了車(chē)軸齒輪箱和制動(dòng)器安裝座，橫梁之間的連接部分還安裝有二系橫向減振器，側(cè)梁兩端裝有一系垂向減振器安裝座。

2轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.1轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)要求

根據(jù)現(xiàn)代地鐵及其工程車(chē)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工程車(chē)的轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)應(yīng)該具有良好的曲線(xiàn)通過(guò)性能、良好的動(dòng)力學(xué)性能以及良好的通用性，此外，轉(zhuǎn)向架還應(yīng)該在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度需求的基礎(chǔ)上降低轉(zhuǎn)向架的質(zhì)量，也就是采取高強(qiáng)度、低密度的優(yōu)質(zhì)材料降低質(zhì)量，以此減少輪軌沖擊力，提高轉(zhuǎn)向架的使用質(zhì)量和使用壽命，同時(shí)轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)工藝需要簡(jiǎn)潔易懂。在轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要盡可能達(dá)成工程車(chē)零部件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一體化，從而為日后的檢修工作提供便利。對(duì)于轉(zhuǎn)向架來(lái)說(shuō)，由于地鐵及其工程車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中需要通過(guò)一些半徑較小的曲線(xiàn)線(xiàn)路，因此往往導(dǎo)致車(chē)輪輪緣貼靠鋼軌，形成尖銳的噪音，同時(shí)加快輪緣外側(cè)損耗，因此工程車(chē)的轉(zhuǎn)向架在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須具備良好的曲線(xiàn)通過(guò)性能，以此降低損耗，提高使用壽命。

要想保障工程車(chē)的安全運(yùn)行，轉(zhuǎn)向架必須具備良好的動(dòng)力學(xué)性能，以此通過(guò)地鐵線(xiàn)路以及部分通行困難線(xiàn)路，安裝了具備良好動(dòng)力學(xué)性能的轉(zhuǎn)向架的工程車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中可以減少車(chē)輪與軌道之間的磨損，并且使得工程車(chē)具有較高的運(yùn)行穩(wěn)定性，保障其安全運(yùn)行。此外，轉(zhuǎn)向架主要配備在接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)、牽引車(chē)、起重車(chē)以及牽引機(jī)車(chē)等工程車(chē)上，并且上述工程車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中具有相似的運(yùn)行原理，因此轉(zhuǎn)向架需要具備良好的通用性，以此能夠在上述工程車(chē)上互相通用。

2.2轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)

本文提出了轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)要求，并且對(duì)相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了列舉，詳見(jiàn)表1。

3轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1構(gòu)架設(shè)計(jì)

上文已經(jīng)提及，轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架是其進(jìn)行設(shè)計(jì)組裝的基礎(chǔ)，用來(lái)承載大量負(fù)荷，是轉(zhuǎn)向架所有部件中受力最多、受力類(lèi)型最為復(fù)雜的部件，當(dāng)前的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主要采取對(duì)稱(chēng)式設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)較為緊湊，構(gòu)架受力均勻，在滿(mǎn)足工程車(chē)車(chē)體寬度要求的同時(shí)，有效降低轉(zhuǎn)向架質(zhì)量，降低輪軌和轉(zhuǎn)向架之間的沖擊力，并且較為緊湊的構(gòu)架設(shè)計(jì)可以提高曲線(xiàn)通過(guò)能力和動(dòng)力學(xué)性能。

3.2輪對(duì)軸箱及軸箱定位設(shè)計(jì)

目前地鐵工程車(chē)轉(zhuǎn)向架軸箱與構(gòu)架越來(lái)越多的采用橡膠彈簧連接，該連接方式進(jìn)一步加強(qiáng)了輪對(duì)的固定效果，有效提高工程車(chē)的曲線(xiàn)通過(guò)能力。

軸箱定位裝置包括軸箱彈簧和垂向減振器，其中軸箱彈簧主要用來(lái)降低軌道對(duì)車(chē)輛的沖擊，減振器則是吸收振動(dòng)能量來(lái)降低轉(zhuǎn)向架的振動(dòng)幅度，從而提高工程車(chē)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3牽引承載裝置以及制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

牽引承載裝置的設(shè)計(jì)目的是為了使工程車(chē)能夠安全通過(guò)曲線(xiàn)線(xiàn)路，牽引承載裝置主要傳遞轉(zhuǎn)向架與工程車(chē)間的牽引力，從而使得車(chē)輛的車(chē)體與轉(zhuǎn)向架進(jìn)行相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，提高車(chē)輛的曲線(xiàn)通過(guò)能力。由于全中心銷(xiāo)承載無(wú)法提供有效的回轉(zhuǎn)力矩，而全旁承承載的曲線(xiàn)通過(guò)性能較低，因此在現(xiàn)代工程車(chē)的轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)中，通過(guò)將兩種承載模式進(jìn)行結(jié)合，來(lái)提高承載裝置的性能。現(xiàn)代工程車(chē)的制動(dòng)裝置主要采取盤(pán)形制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)效率較高，并且制動(dòng)響應(yīng)較快，制動(dòng)距離短，此外，不會(huì)產(chǎn)生粉塵污染和噪音污染，因此在當(dāng)前的工程車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)中，普遍采取盤(pán)形制動(dòng)系統(tǒng)。

4小結(jié)

本文針對(duì)工程車(chē)的轉(zhuǎn)向架的部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了論述，并且舉出了轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)要求及其相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)有的工程車(chē)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)情況，對(duì)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)過(guò)程中的構(gòu)架設(shè)計(jì)、輪對(duì)軸箱設(shè)計(jì)、軸箱定位設(shè)計(jì)、牽引承載裝置設(shè)計(jì)以及制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)分別進(jìn)行論述，以此為地鐵工程車(chē)的轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)工作提供參考。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司）