南京地鐵1號線空氣彈簧懸掛系統(tǒng)應(yīng)用探析

（南京地鐵運營有限責(zé)任公司，南京 210012）

摘 要：南京地鐵1號線列車懸掛系統(tǒng)由一系懸掛和二系懸掛兩種類型的懸掛組成。一系采用的是轉(zhuǎn)臂型的懸掛結(jié)構(gòu)，二系懸掛裝在轉(zhuǎn)向架與車體之間，而空氣彈簧懸掛系統(tǒng)是二系懸掛的重要組成部分。本文介紹了南京地鐵1號線空氣彈簧懸掛系統(tǒng)，并對空簧懸掛系統(tǒng)的優(yōu)點做了分析。

關(guān)鍵詞：地鐵;二系懸掛;空氣彈簧

0 引言

鋼彈簧與空氣彈簧相比，在軌道交通車輛上的應(yīng)用使其受到限制，原因主要有兩方面：一，尤其是在車輛的載客量較大時，鋼彈簧在高速軌道交通領(lǐng)域車體的自振頻率不能以大幅度提高車輛懸掛系統(tǒng)靜撓度來降低;二，鋼彈簧在載客量大的城市軌道交通車輛而且要求在不同載客量時的地板高度基本不變時，這種特性是不具備的?？傊?，車輛系統(tǒng)的運行平穩(wěn)性可以通過空氣彈簧懸掛的采用顯著提高，轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)大大簡化，使轉(zhuǎn)向架易于維護(hù)和實現(xiàn)輕量化。因此空氣彈簧作為二系懸掛裝置在城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架中被廣泛地采用。

1 二系懸掛的構(gòu)成

二系懸掛的主要目標(biāo)是提高乘客的舒適度。

它給轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的車體提供柔性支撐，同時確保垂向懸掛和橫向復(fù)位，也允許轉(zhuǎn)向架與車體底架作相對旋轉(zhuǎn)運動。二系懸掛包括：

（1）兩個氣囊，它們對稱地安裝在構(gòu)架中心軸線的兩側(cè)，車體直接落在兩個空氣彈簧上蓋板上。

（2）兩個安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和車體之間的垂向減振器。

（3）一個安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和中心牽引銷之間的橫向減振器。

（4）在車體上安裝了一個高度閥，用于控制氣囊壓力，使空氣彈簧上表面與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架之間保持恒定高度。

（5）一個抗側(cè)滾扭桿，它可以起到衰減車體滾動幅度的作用，因而提高了乘客的舒適度。

2 空氣彈簧懸掛系統(tǒng)的構(gòu)成

如圖1 所示，空氣彈簧懸掛的整個系統(tǒng)圖主要由節(jié)流孔（閥）、空氣彈簧本體、附加空氣室、高度控制裝置、差壓閥等組成。其工作工作原理為：靜載荷增加時的車輛，被壓縮的空氣彈簧1可以降低空氣彈簧工作高度，因此高度控制閥2便隨車體下降，由于是長度固定的高度調(diào)整連桿3，此時高度控制閥的進(jìn)氣機構(gòu)被發(fā)生轉(zhuǎn)動的高度調(diào)整杠桿4打開。

空氣彈簧1和附加空氣室8的壓力空氣由列車風(fēng)源5的進(jìn)氣機構(gòu)通過高度控制閥進(jìn)入，直到空氣彈簧的工作高度恢復(fù)其原狀態(tài)即高度調(diào)整杠桿的位置回到水平狀態(tài);車輛靜載荷減小時，空氣彈簧的工作高度隨著空氣彈簧1的伸長而增大，高度控制閥2隨車體上升，同樣由于為固定長度的高度調(diào)整連桿3，高度控制閥的排氣機構(gòu)被發(fā)生反向轉(zhuǎn)動的高度調(diào)整杠桿4打開，經(jīng)排氣口6排入大氣的壓力空氣由附加空氣室8和壓力空氣由空氣彈簧1通過高度控制閥的排氣機構(gòu)排入，直到高度調(diào)整杠桿恢復(fù)到水平狀態(tài)。

3 空氣彈簧

空氣彈簧能很好的隔離噪音和吸收高頻振動，且由于自動高度控制閥的采用使空氣彈簧具有恒定的工作高度不隨車輛靜載荷的變化而改變。在同樣的條件下，下座的幾何參數(shù)、橡膠囊的材質(zhì)，形狀以及上蓋和簾線角等主要因素決定了空氣彈簧剛度特性。

4 高度控制閥

正是由于自動高度控制閥的采用才使得空氣彈簧具有很多優(yōu)點。一般要求城市軌道交通車輛的載荷變化時車站停車時間要超過車輛地板高度調(diào)整的時間，地板面高度的波動范圍為±10mm。高度閥不能用于補償轉(zhuǎn)向架零件和車輪的磨損，只能用它來補償乘客重量的變化，高度閥應(yīng)不受軌道沖擊和車輛振動的影響。

5 差壓閥

差壓閥安裝在同一轉(zhuǎn)向架左右空氣彈簧的連接管路中間，空氣彈簧在任何一側(cè)出現(xiàn)異常時會起到安全裝置的作用，連通兩側(cè)空氣彈簧，以防車體大幅度傾斜。應(yīng)綜合多方面因素來考慮壓差閥動作壓力的選擇，在規(guī)定條件下盡量選擇較小值，使車輛在過渡曲線上的對角壓差減小，來提高車輛的抗脫軌安全性。

6 節(jié)流孔和節(jié)流閥

在附加空氣室和空氣彈簧本體之間設(shè)置可變阻尼節(jié)流閥和大小適宜的固定節(jié)流孔代替二系垂向油壓減震器是采用空氣彈簧的一個好處。固定節(jié)流孔因為結(jié)構(gòu)簡單，空氣彈簧的成本幾乎不增加，但是減震效果不好，因為固定節(jié)流孔結(jié)構(gòu)簡單一般用于速度較低的車輛。一般固定節(jié)流孔的直徑為13mm左右。可變阻尼節(jié)流閥的空氣彈簧的采用不僅對車體側(cè)滾的低頻振動具有很不錯的衰減效果，并且可使車輛垂向的低、高頻振動都會有適當(dāng)?shù)淖枘帷?/p>

7 結(jié)束語

（1）車輛系統(tǒng)的垂向運行平穩(wěn)性是利用空氣彈簧的垂向性來提高的;

（2）空氣彈簧的橫向和垂向特性并用，轉(zhuǎn)向架二系懸掛裝置中的搖動臺取消，簡化轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu);

（3）充分利用低橫向、大變位（包括扭轉(zhuǎn)）剛度空氣彈簧的三圍特性，使得轉(zhuǎn)向架二系懸掛裝置的輕量化徹底實現(xiàn)，同時使采用抗蛇行動減震器成為可能，可更好地協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向架良好的曲線通過性能和蛇形運動穩(wěn)定性之間的矛盾。

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