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[摘 要]随着我国经济的发展，越来越多的城市开始大力兴建地铁工程。其中地铁转向架作为地铁车辆的核心部件，它的性能直接关系到地铁车辆的安全性和舒适性。因此，研究快速地铁转向架结构设计具有重要的意义。本文首先对转向架概述进行了概述，详细探讨了转向架的结构介绍以及转向架结构设计的基本要求，旨在促进地铁的快速发展。
[關键词]快速；地铁转向架；结构设计
中图分类号：U270.331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0182-01
随着我国城市化以及工业化进程的不断加快，城市交通也进一步完善。传统的交通方式已经无法满足城市发展的需求。地铁作为一种地下交通方式，以其速度快、运量大以及节省地面空间等优势，得以迅速普及。但是，由于地铁相对公交车之类的交通方式，有着客运量大、自动化程度高、技术复杂等特点，对设计提出了更高的要求。转向架作为地铁列车最重要的机械部件之一，对整车安全性、稳定性及平稳性等起到了至关重要的作用。
1 转向架概述
转向架是轨道性车辆结构中的最重要组成部分之一，是列车系统的走形部件，可形象的将其比喻成列车的“腿”，其重要性不言而喻。总的来讲，地铁转向架的功能可概括为以下几条：是整个列车的支撑部件，并承受从车体至车轮之间或者轮轨至车体之间的各种载荷及作用力；通过转向架的各种橡胶节点，可保证列车能灵活地沿着直线运行并顺利通过曲线；通过转向架的一系、二系减振系统能有效降低轨道的冲击，并且迅速衰减车厢的振动，提高列车平稳性和乘坐舒适度；通过轮轨之间复杂作用机理，可实现列车的牵引与制动，保证列车运行安全性。
2 转向架的结构介绍
地铁车辆一般分为A型车、B型车、C型车。A型车轴重16t、车辆定距15700mm、车体宽度3000mm；B型车轴重14t、车辆定距12600mm、车体宽度2800mm；C型车轴重12t、车体宽度2600mm。目前应用B型车的城市相对多一些。地铁转向架按照功能可划分为构架、轮对轴箱定位装置、悬挂系统、基础制动系统、牵引系统以及相关附件系统等几部分。
2.1 轮对轴箱定位装置
轮对轴箱定位装置包括车轴、车轮、轴箱组成以及轴端传感器等部件。目前国内地铁较多的采用整体辗钢车轮，然后进行机加工成型，为更好的实现轮轨匹配关系，其踏面外形通常采用LM型或者LMA型，目前國内地铁常在车轮内安装降噪阻尼环或者阻尼器，以降低行车中轮轨摩擦产生的噪声。轴箱组成包括轴箱体、轴承及轴承压盖等部分，通过轴箱组成可实现轮对的相对固定和车轴的转动。
2.2 构架构架是地铁转向架的基础结构，是各种设备的安装基础
构架通常采用钢板、无缝钢管焊接而成。其中的无缝钢管除了起到安装支撑作用外，通常还可作为气压系统的一部分，起到附加气室的作用。构架按照全寿命周期设计，并且要保证在使用过程中不得产生裂纹等重大缺陷。为保证其性能，通常要进行动应力试验、静强度试验及疲劳试验等。
2.3 悬挂系统
悬挂系统分为一系悬挂系统和二系悬挂系统。一系悬挂系统位于轮对和构架之间，可直接缓冲来自于轨道的冲击力和振动，A型地铁的一系悬挂通常采用钢弹簧和减振器组合的方式，B型地铁通常采用叠层橡胶弹簧的形式，二者虽然结构不同，但都是弹簧阻尼系统的变形体。二系悬挂系统包括空气弹簧、横向减振器及止挡等，用于衰减来自于车体的振动，其中空气弹簧中的节流孔衰减车体的垂向振动，横向减振器衰减车体的横向振动。
2.4 牵引系统
牵引系统由电机、齿轮箱、联轴节和接地装置等组成。齿轮箱体通常采用铸造分体结构，一端通过轴承安装在车轴上，另一端弹性地吊装于构架的横梁上，其润滑方式为飞溅润滑。输入列车的高压直流电经过牵引逆变器的转化，驱动电机产生转速和扭力，进而通过联轴节带动齿轮箱齿轮转动。
2.5 基础制动系统
根据不同的设计速度，转向架的制动方式分为踏面制动和盘式制动两种方式。以盘式制动的方式为例，基础制动系统包括制动盘、制动夹钳、摩擦片、
制动缸及对应的制动管路等。为避免列车在斜坡上出现溜车，通常在某几个转向架或某几个基础制动装置上单独设置停放制动缸，并且具有手动缓解的功能。
3 转向架结构设计的基本要求
3.1 平稳性要求。平稳性与舒适度具有十分紧密的联系，通常以标准规定的测试部位进行振动加速度试验以衡量列车平稳性。地铁本身具有一定的特殊性，其旅客停留时间相对较短，且多数都以站立为主，因此在转向架设计过程中要考虑振动的缓冲、衰减以及牵引和制动曲线的优化。
3.2 互换性要求。为便于地铁列车编组和实现易于维护的功能，在设计转向架时要考虑其互换性功能。在同一个型号的地铁中，除轴端布置的传感器以外，要求所有的动力转向架都需要具有彼此互换的特点，所有非动力转向架也需要具备该特点。
3.3 安全性要求。在转向架设计中首先需要保证地铁车辆在规定的线路上，不会产生安全问题。在标准要求下获得最优的设计参数，如脱轨系数、轮重减载率等，是转向架设计考虑的首要因素。此外，还必须要考虑转向架各类零部件的静强度、
疲劳强度以及模态等因素。设计的安全裕量要足以保证列车在恶劣的运营环境下安全运行，不会影响其性能或者对其寿命产生严重的限制。
3.4 噪音要求。噪音的控制是现代机械装备设计考虑的重要因素。过高的噪音会对乘客感官产生不良影响，影响乘客体验。对于转向架而言，噪音的产生通常有以下几点：轮轨匹配不正常；机械部件运转不畅；部件之间共振产生；功能部件损坏。在转向架设计过程中必须要考虑以上因素，从结构上消除噪音源。
4 结束语
综上所述，快速地铁转向架结构设计对地铁的发展有着重要的作用。因此，必须进一步提高和完善转向架结构设计，这样才能促进地铁的快速发展。
参考文献
[1] 周殿买，徐彬，孔瑞晨，程建会.快速地铁转向架结构设计[J].铁道车辆，2012，05：24-27+41+48.
[2] 刘洋，张月军，冉令坤.地铁电动车组转向架结构介绍与设计[J].科技展望，2017，01：62.
[3] 董金妹.地铁车辆转向架结构仿真和强度分析[D].兰州交通大学，2015.
[4] 任丽娜.地铁转向架静载试验台加载系统研究[D].北京建筑大学，2016.
[5] 雷明波.现代有轨电车线路工程车转向架选型研究[D].西南交通大学，2016.
[6] 兰勇.转向架分离装置同步升降系统研究与应用[D].重庆大学，2016.
[7] 钟世亮.基于SIMATIC的转向架自动化装配线监控系统设计[D].青岛大学，2016.
[8] 罗雄辉.论地铁车辆转向架静压试验台[J].科技创新与应用，2016，27：145.
[關键词]快速；地铁转向架；结构设计
中图分类号：U270.331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0182-01
随着我国城市化以及工业化进程的不断加快，城市交通也进一步完善。传统的交通方式已经无法满足城市发展的需求。地铁作为一种地下交通方式，以其速度快、运量大以及节省地面空间等优势，得以迅速普及。但是，由于地铁相对公交车之类的交通方式，有着客运量大、自动化程度高、技术复杂等特点，对设计提出了更高的要求。转向架作为地铁列车最重要的机械部件之一，对整车安全性、稳定性及平稳性等起到了至关重要的作用。
1 转向架概述
转向架是轨道性车辆结构中的最重要组成部分之一，是列车系统的走形部件，可形象的将其比喻成列车的“腿”，其重要性不言而喻。总的来讲，地铁转向架的功能可概括为以下几条：是整个列车的支撑部件，并承受从车体至车轮之间或者轮轨至车体之间的各种载荷及作用力；通过转向架的各种橡胶节点，可保证列车能灵活地沿着直线运行并顺利通过曲线；通过转向架的一系、二系减振系统能有效降低轨道的冲击，并且迅速衰减车厢的振动，提高列车平稳性和乘坐舒适度；通过轮轨之间复杂作用机理，可实现列车的牵引与制动，保证列车运行安全性。
2 转向架的结构介绍
地铁车辆一般分为A型车、B型车、C型车。A型车轴重16t、车辆定距15700mm、车体宽度3000mm；B型车轴重14t、车辆定距12600mm、车体宽度2800mm；C型车轴重12t、车体宽度2600mm。目前应用B型车的城市相对多一些。地铁转向架按照功能可划分为构架、轮对轴箱定位装置、悬挂系统、基础制动系统、牵引系统以及相关附件系统等几部分。
2.1 轮对轴箱定位装置
轮对轴箱定位装置包括车轴、车轮、轴箱组成以及轴端传感器等部件。目前国内地铁较多的采用整体辗钢车轮，然后进行机加工成型，为更好的实现轮轨匹配关系，其踏面外形通常采用LM型或者LMA型，目前國内地铁常在车轮内安装降噪阻尼环或者阻尼器，以降低行车中轮轨摩擦产生的噪声。轴箱组成包括轴箱体、轴承及轴承压盖等部分，通过轴箱组成可实现轮对的相对固定和车轴的转动。
2.2 构架构架是地铁转向架的基础结构，是各种设备的安装基础
构架通常采用钢板、无缝钢管焊接而成。其中的无缝钢管除了起到安装支撑作用外，通常还可作为气压系统的一部分，起到附加气室的作用。构架按照全寿命周期设计，并且要保证在使用过程中不得产生裂纹等重大缺陷。为保证其性能，通常要进行动应力试验、静强度试验及疲劳试验等。
2.3 悬挂系统
悬挂系统分为一系悬挂系统和二系悬挂系统。一系悬挂系统位于轮对和构架之间，可直接缓冲来自于轨道的冲击力和振动，A型地铁的一系悬挂通常采用钢弹簧和减振器组合的方式，B型地铁通常采用叠层橡胶弹簧的形式，二者虽然结构不同，但都是弹簧阻尼系统的变形体。二系悬挂系统包括空气弹簧、横向减振器及止挡等，用于衰减来自于车体的振动，其中空气弹簧中的节流孔衰减车体的垂向振动，横向减振器衰减车体的横向振动。
2.4 牵引系统
牵引系统由电机、齿轮箱、联轴节和接地装置等组成。齿轮箱体通常采用铸造分体结构，一端通过轴承安装在车轴上，另一端弹性地吊装于构架的横梁上，其润滑方式为飞溅润滑。输入列车的高压直流电经过牵引逆变器的转化，驱动电机产生转速和扭力，进而通过联轴节带动齿轮箱齿轮转动。
2.5 基础制动系统
根据不同的设计速度，转向架的制动方式分为踏面制动和盘式制动两种方式。以盘式制动的方式为例，基础制动系统包括制动盘、制动夹钳、摩擦片、
制动缸及对应的制动管路等。为避免列车在斜坡上出现溜车，通常在某几个转向架或某几个基础制动装置上单独设置停放制动缸，并且具有手动缓解的功能。
3 转向架结构设计的基本要求
3.1 平稳性要求。平稳性与舒适度具有十分紧密的联系，通常以标准规定的测试部位进行振动加速度试验以衡量列车平稳性。地铁本身具有一定的特殊性，其旅客停留时间相对较短，且多数都以站立为主，因此在转向架设计过程中要考虑振动的缓冲、衰减以及牵引和制动曲线的优化。
3.2 互换性要求。为便于地铁列车编组和实现易于维护的功能，在设计转向架时要考虑其互换性功能。在同一个型号的地铁中，除轴端布置的传感器以外，要求所有的动力转向架都需要具有彼此互换的特点，所有非动力转向架也需要具备该特点。
3.3 安全性要求。在转向架设计中首先需要保证地铁车辆在规定的线路上，不会产生安全问题。在标准要求下获得最优的设计参数，如脱轨系数、轮重减载率等，是转向架设计考虑的首要因素。此外，还必须要考虑转向架各类零部件的静强度、
疲劳强度以及模态等因素。设计的安全裕量要足以保证列车在恶劣的运营环境下安全运行，不会影响其性能或者对其寿命产生严重的限制。
3.4 噪音要求。噪音的控制是现代机械装备设计考虑的重要因素。过高的噪音会对乘客感官产生不良影响，影响乘客体验。对于转向架而言，噪音的产生通常有以下几点：轮轨匹配不正常；机械部件运转不畅；部件之间共振产生；功能部件损坏。在转向架设计过程中必须要考虑以上因素，从结构上消除噪音源。
4 结束语
综上所述，快速地铁转向架结构设计对地铁的发展有着重要的作用。因此，必须进一步提高和完善转向架结构设计，这样才能促进地铁的快速发展。
参考文献
[1] 周殿买，徐彬，孔瑞晨，程建会.快速地铁转向架结构设计[J].铁道车辆，2012，05：24-27+41+48.
[2] 刘洋，张月军，冉令坤.地铁电动车组转向架结构介绍与设计[J].科技展望，2017，01：62.
[3] 董金妹.地铁车辆转向架结构仿真和强度分析[D].兰州交通大学，2015.
[4] 任丽娜.地铁转向架静载试验台加载系统研究[D].北京建筑大学，2016.
[5] 雷明波.现代有轨电车线路工程车转向架选型研究[D].西南交通大学，2016.
[6] 兰勇.转向架分离装置同步升降系统研究与应用[D].重庆大学，2016.
[7] 钟世亮.基于SIMATIC的转向架自动化装配线监控系统设计[D].青岛大学，2016.
[8] 罗雄辉.论地铁车辆转向架静压试验台[J].科技创新与应用，2016，27：145.