地铁A型车辆转向架设计

张浩汝

[摘 要]本文主要介绍了适用于地铁A型车辆的A型车转向架的整体结构、主要技术特点和技术参数，构架、车轴、车轮等重要部件的技术特点及强度计算结果，整车动力学性能计算结果。各项计算结果均满足标准要求。

[关键词]地铁A型车辆 转向架 强度计算 动力学计算

中图分类号：U260.331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0009-02

1.概况

近年随着城市化进程不断推进，城市机动车数量快速增长，为减小日益增长的交通压力，保证人们出行便利和城市环境质量，发展轨道交通成为必然选择。现代城市轨道交通车辆类型一般可以分为A、B、C型。而A型车相对于B、C型车来说载客量更大，能够更加有效的缓解城市交通压力。

转向架作为轨道交通车辆的重要组成部分，它的主要功能为负责承载车体重量、车辆牵引、车辆制动、保证车辆缓冲及通过曲线。同时，转向架的各项参数直接决定了车辆的行车稳定性、行车安全性和乘坐舒适性等。

2.转向架设计

现有的地铁车辆大都采用动车与拖车混合编组的方式，即动力分散形式。本次转向架设计采用动拖车转向架可互换方式设计，即动车转向架为拖车转向架上增加电机、电机安装座和齿轮箱、齿轮箱吊座等动力输出部件，这样可以大大降低转向架的设计、生产制造、维修检测成本。

2.1 转向架设计主要技术参数

转向架设计主要技术参数详见表1所示。

2.2 转向架方案

转向架主要由构架、驱动单元（动车转向架）、轮对、轴箱支承装置、中心牵引装置、一系悬挂、二系悬挂、基础制动装置、抗侧滚扭杆、集电装置、天线等部件构成。动车转向架和拖车转向架的构架、轴箱支承装置、中心牵引装置、减震器、基础制动装置、抗侧滚扭杆、空气弹簧、高度调整阀等部件均能互换。A型车动车转向架结构如图1所示。

2.2.1 转向架构架

转向架构架采用H型全封闭箱型结构，采用低合金高强度钢板焊接而成，具有质量轻、强度大、寿命长的特点。构架主要由侧梁、横梁、纵向连接梁、电机安装座、齿轮箱吊座、牵引座等组焊而成。

转向架构架设计完成后，为验证构架强度是否满足设计要求，利用FEA解析对构架强度进行确认。其中构架使用材料及材料机械性能参照JISG3114确定，强度计算载荷及疲劳容许应力参照JISE4207确定。计算结果显示转向架构架整体应力分布合理，平均应力均低于材料屈服极限，构架结构设计满足强度要求。

2.2.2 转向架轴箱支撑装置

基于转臂式轴箱支承装置拥有部件数量少，结构简洁；构成结构中无滑动部分；可单独选定垂向、纵向和横向的支承刚度；高速运行稳定性较好等优点，本次设计选用转臂式轴箱支承装置。

2.2.3 转向架轮对

轮对是由车轴与车轮压装而成，分为动车轮对和拖车轮对，动车轮对是在拖车轮对的基础上添加驱动齿轮和齿轮箱的安装座。轮对设计完成后，车轴依据JISE4501标准要求进行强度计算，计算结果显示安全系数1.0以上，车轴强度满足强度要求；利用FEA解析对车轮强度进行确认，计算结车轮强度满足强度要求。

2.2.4 二系悬挂系统

二系悬挂系统由2个空气弹簧构成，每个空气弹簧串联一个附加橡胶弹簧，一旦空气弹簧失效，附加弹簧可以使车辆地板面高度下降控制在25mm以内，满足车辆继续前行要求。空气弹簧高度调整采用三点调平方式布置，即前转向架安装两个高度调整阀，后转向架安装一个高度调整阀。同时在附加橡胶弹簧和构架之间设置垫片，方便调整因车轮磨损而引起的车辆地板高度变化。

2.2.5 其他

本次设计中心牵引装置采用不易磨损且免维护的Z型拉杆型式，由连杆组件、牵引座、中心销等组成；驱动单元牵引电机与齿轮箱之间通过柔性齿形联轴节实现动力传输；基础制动单元采用踏面制动；抗侧滚扭杆由扭杆扭臂装置、连杆装置、橡胶轴承装置等组成。转向架设有接地碳刷、天线组件、轮缘润滑装置、转向架配线、转向架配管等附属装置。

2.3 动力学性能计算

转向架结构设计完成后，使用NUCARS软件对转向架AW0工况和AW3工况进行了动力学计算。

2.3.1 轮轴横向力和脱轨系数

轮轴横向力和脱轨系数计算结果显示：转向架AW0工况和AW3工况轮轴横向力和脱轨系数值均低于设计标准值，具有足够运行稳定性。A型车转向架AW0工况和AW3工况轮轴横向力和脱轨系数详见表2所示。

2.3.2 轮重减载率

轮重减载率计算结果显示：转向架AW0工况和AW3工况轮重减载率数值均低于设计标准值，具有足够运行稳定性。A型车转向架AW0工况和AW3工况轮重减载率详见表3所示。

2.3.3 车辆高速运行平稳性

根据动力学计算结果显示：M车蛇形极限速度为190km/h，T车蛇形极限速度为170km/h，高于此次A型车转向架设计最高运行速度90km/h，具有足够高速运行平稳性。

3.结语

A型车转向架设计是基于日本川崎重工株式会社拥有多年运营业绩的技术成熟转向架为设计原型，结合国内气候条件、线路条件、限界条件、传动技术发展水平、基本零部件技术水平等实际情况，立足于国内技术研发具有国际先进水平的A型车转向架。

参考文献

[1] 曾青中.城市轨道交通车辆[M].成都：西南交通大学出版社，2009.

[2] 晏红文，郭红锋.新型地铁车辆转向架研究[J].机车电传动，2006.

[3] 赵洪伦.轨道车辆结构与设计[M].北京：中国铁道出版社，2009.endprint

[摘 要]本文主要介绍了适用于地铁A型车辆的A型车转向架的整体结构、主要技术特点和技术参数，构架、车轴、车轮等重要部件的技术特点及强度计算结果，整车动力学性能计算结果。各项计算结果均满足标准要求。

[关键词]地铁A型车辆 转向架 强度计算 动力学计算

中图分类号：U260.331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0009-02

1.概况

近年随着城市化进程不断推进，城市机动车数量快速增长，为减小日益增长的交通压力，保证人们出行便利和城市环境质量，发展轨道交通成为必然选择。现代城市轨道交通车辆类型一般可以分为A、B、C型。而A型车相对于B、C型车来说载客量更大，能够更加有效的缓解城市交通压力。

转向架作为轨道交通车辆的重要组成部分，它的主要功能为负责承载车体重量、车辆牵引、车辆制动、保证车辆缓冲及通过曲线。同时，转向架的各项参数直接决定了车辆的行车稳定性、行车安全性和乘坐舒适性等。

2.转向架设计

现有的地铁车辆大都采用动车与拖车混合编组的方式，即动力分散形式。本次转向架设计采用动拖车转向架可互换方式设计，即动车转向架为拖车转向架上增加电机、电机安装座和齿轮箱、齿轮箱吊座等动力输出部件，这样可以大大降低转向架的设计、生产制造、维修检测成本。

2.1 转向架设计主要技术参数

转向架设计主要技术参数详见表1所示。

2.2 转向架方案

转向架主要由构架、驱动单元（动车转向架）、轮对、轴箱支承装置、中心牵引装置、一系悬挂、二系悬挂、基础制动装置、抗侧滚扭杆、集电装置、天线等部件构成。动车转向架和拖车转向架的构架、轴箱支承装置、中心牵引装置、减震器、基础制动装置、抗侧滚扭杆、空气弹簧、高度调整阀等部件均能互换。A型车动车转向架结构如图1所示。

2.2.1 转向架构架

转向架构架采用H型全封闭箱型结构，采用低合金高强度钢板焊接而成，具有质量轻、强度大、寿命长的特点。构架主要由侧梁、横梁、纵向连接梁、电机安装座、齿轮箱吊座、牵引座等组焊而成。

转向架构架设计完成后，为验证构架强度是否满足设计要求，利用FEA解析对构架强度进行确认。其中构架使用材料及材料机械性能参照JISG3114确定，强度计算载荷及疲劳容许应力参照JISE4207确定。计算结果显示转向架构架整体应力分布合理，平均应力均低于材料屈服极限，构架结构设计满足强度要求。

2.2.2 转向架轴箱支撑装置

基于转臂式轴箱支承装置拥有部件数量少，结构简洁；构成结构中无滑动部分；可单独选定垂向、纵向和横向的支承刚度；高速运行稳定性较好等优点，本次设计选用转臂式轴箱支承装置。

2.2.3 转向架轮对

轮对是由车轴与车轮压装而成，分为动车轮对和拖车轮对，动车轮对是在拖车轮对的基础上添加驱动齿轮和齿轮箱的安装座。轮对设计完成后，车轴依据JISE4501标准要求进行强度计算，计算结果显示安全系数1.0以上，车轴强度满足强度要求；利用FEA解析对车轮强度进行确认，计算结车轮强度满足强度要求。

2.2.4 二系悬挂系统

二系悬挂系统由2个空气弹簧构成，每个空气弹簧串联一个附加橡胶弹簧，一旦空气弹簧失效，附加弹簧可以使车辆地板面高度下降控制在25mm以内，满足车辆继续前行要求。空气弹簧高度调整采用三点调平方式布置，即前转向架安装两个高度调整阀，后转向架安装一个高度调整阀。同时在附加橡胶弹簧和构架之间设置垫片，方便调整因车轮磨损而引起的车辆地板高度变化。

2.2.5 其他

本次设计中心牵引装置采用不易磨损且免维护的Z型拉杆型式，由连杆组件、牵引座、中心销等组成；驱动单元牵引电机与齿轮箱之间通过柔性齿形联轴节实现动力传输；基础制动单元采用踏面制动；抗侧滚扭杆由扭杆扭臂装置、连杆装置、橡胶轴承装置等组成。转向架设有接地碳刷、天线组件、轮缘润滑装置、转向架配线、转向架配管等附属装置。

2.3 动力学性能计算

转向架结构设计完成后，使用NUCARS软件对转向架AW0工况和AW3工况进行了动力学计算。

2.3.1 轮轴横向力和脱轨系数

轮轴横向力和脱轨系数计算结果显示：转向架AW0工况和AW3工况轮轴横向力和脱轨系数值均低于设计标准值，具有足够运行稳定性。A型车转向架AW0工况和AW3工况轮轴横向力和脱轨系数详见表2所示。

2.3.2 轮重减载率

轮重减载率计算结果显示：转向架AW0工况和AW3工况轮重减载率数值均低于设计标准值，具有足够运行稳定性。A型车转向架AW0工况和AW3工况轮重减载率详见表3所示。

2.3.3 车辆高速运行平稳性

根据动力学计算结果显示：M车蛇形极限速度为190km/h，T车蛇形极限速度为170km/h，高于此次A型车转向架设计最高运行速度90km/h，具有足够高速运行平稳性。

3.结语

A型车转向架设计是基于日本川崎重工株式会社拥有多年运营业绩的技术成熟转向架为设计原型，结合国内气候条件、线路条件、限界条件、传动技术发展水平、基本零部件技术水平等实际情况，立足于国内技术研发具有国际先进水平的A型车转向架。

参考文献

[1] 曾青中.城市轨道交通车辆[M].成都：西南交通大学出版社，2009.

[2] 晏红文，郭红锋.新型地铁车辆转向架研究[J].机车电传动，2006.

[3] 赵洪伦.轨道车辆结构与设计[M].北京：中国铁道出版社，2009.endprint

[摘 要]本文主要介绍了适用于地铁A型车辆的A型车转向架的整体结构、主要技术特点和技术参数，构架、车轴、车轮等重要部件的技术特点及强度计算结果，整车动力学性能计算结果。各项计算结果均满足标准要求。

[关键词]地铁A型车辆 转向架 强度计算 动力学计算

中图分类号：U260.331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0009-02

1.概况

近年随着城市化进程不断推进，城市机动车数量快速增长，为减小日益增长的交通压力，保证人们出行便利和城市环境质量，发展轨道交通成为必然选择。现代城市轨道交通车辆类型一般可以分为A、B、C型。而A型车相对于B、C型车来说载客量更大，能够更加有效的缓解城市交通压力。

转向架作为轨道交通车辆的重要组成部分，它的主要功能为负责承载车体重量、车辆牵引、车辆制动、保证车辆缓冲及通过曲线。同时，转向架的各项参数直接决定了车辆的行车稳定性、行车安全性和乘坐舒适性等。

2.转向架设计

现有的地铁车辆大都采用动车与拖车混合编组的方式，即动力分散形式。本次转向架设计采用动拖车转向架可互换方式设计，即动车转向架为拖车转向架上增加电机、电机安装座和齿轮箱、齿轮箱吊座等动力输出部件，这样可以大大降低转向架的设计、生产制造、维修检测成本。

2.1 转向架设计主要技术参数

转向架设计主要技术参数详见表1所示。

2.2 转向架方案

转向架主要由构架、驱动单元（动车转向架）、轮对、轴箱支承装置、中心牵引装置、一系悬挂、二系悬挂、基础制动装置、抗侧滚扭杆、集电装置、天线等部件构成。动车转向架和拖车转向架的构架、轴箱支承装置、中心牵引装置、减震器、基础制动装置、抗侧滚扭杆、空气弹簧、高度调整阀等部件均能互换。A型车动车转向架结构如图1所示。

2.2.1 转向架构架

转向架构架采用H型全封闭箱型结构，采用低合金高强度钢板焊接而成，具有质量轻、强度大、寿命长的特点。构架主要由侧梁、横梁、纵向连接梁、电机安装座、齿轮箱吊座、牵引座等组焊而成。

转向架构架设计完成后，为验证构架强度是否满足设计要求，利用FEA解析对构架强度进行确认。其中构架使用材料及材料机械性能参照JISG3114确定，强度计算载荷及疲劳容许应力参照JISE4207确定。计算结果显示转向架构架整体应力分布合理，平均应力均低于材料屈服极限，构架结构设计满足强度要求。

2.2.2 转向架轴箱支撑装置

基于转臂式轴箱支承装置拥有部件数量少，结构简洁；构成结构中无滑动部分；可单独选定垂向、纵向和横向的支承刚度；高速运行稳定性较好等优点，本次设计选用转臂式轴箱支承装置。

2.2.3 转向架轮对

轮对是由车轴与车轮压装而成，分为动车轮对和拖车轮对，动车轮对是在拖车轮对的基础上添加驱动齿轮和齿轮箱的安装座。轮对设计完成后，车轴依据JISE4501标准要求进行强度计算，计算结果显示安全系数1.0以上，车轴强度满足强度要求；利用FEA解析对车轮强度进行确认，计算结车轮强度满足强度要求。

2.2.4 二系悬挂系统

二系悬挂系统由2个空气弹簧构成，每个空气弹簧串联一个附加橡胶弹簧，一旦空气弹簧失效，附加弹簧可以使车辆地板面高度下降控制在25mm以内，满足车辆继续前行要求。空气弹簧高度调整采用三点调平方式布置，即前转向架安装两个高度调整阀，后转向架安装一个高度调整阀。同时在附加橡胶弹簧和构架之间设置垫片，方便调整因车轮磨损而引起的车辆地板高度变化。

2.2.5 其他

本次设计中心牵引装置采用不易磨损且免维护的Z型拉杆型式，由连杆组件、牵引座、中心销等组成；驱动单元牵引电机与齿轮箱之间通过柔性齿形联轴节实现动力传输；基础制动单元采用踏面制动；抗侧滚扭杆由扭杆扭臂装置、连杆装置、橡胶轴承装置等组成。转向架设有接地碳刷、天线组件、轮缘润滑装置、转向架配线、转向架配管等附属装置。

2.3 动力学性能计算

转向架结构设计完成后，使用NUCARS软件对转向架AW0工况和AW3工况进行了动力学计算。

2.3.1 轮轴横向力和脱轨系数

轮轴横向力和脱轨系数计算结果显示：转向架AW0工况和AW3工况轮轴横向力和脱轨系数值均低于设计标准值，具有足够运行稳定性。A型车转向架AW0工况和AW3工况轮轴横向力和脱轨系数详见表2所示。

2.3.2 轮重减载率

轮重减载率计算结果显示：转向架AW0工况和AW3工况轮重减载率数值均低于设计标准值，具有足够运行稳定性。A型车转向架AW0工况和AW3工况轮重减载率详见表3所示。

2.3.3 车辆高速运行平稳性

根据动力学计算结果显示：M车蛇形极限速度为190km/h，T车蛇形极限速度为170km/h，高于此次A型车转向架设计最高运行速度90km/h，具有足够高速运行平稳性。

3.结语

A型车转向架设计是基于日本川崎重工株式会社拥有多年运营业绩的技术成熟转向架为设计原型，结合国内气候条件、线路条件、限界条件、传动技术发展水平、基本零部件技术水平等实际情况，立足于国内技术研发具有国际先进水平的A型车转向架。

参考文献

[1] 曾青中.城市轨道交通车辆[M].成都：西南交通大学出版社，2009.

[2] 晏红文，郭红锋.新型地铁车辆转向架研究[J].机车电传动，2006.

[3] 赵洪伦.轨道车辆结构与设计[M].北京：中国铁道出版社，2009.endprint