陳明勇 楊華

通訊作者：陳明勇，1989年8月，男，漢族，重慶市巴南區(qū)人，現(xiàn)任重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司技術(shù)管理，中級(jí)工程師，本科。研究方向：軌道交通（車輛）。

摘要： 本文主要針對(duì)跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)問題進(jìn)行分析，結(jié)合車輛運(yùn)行的整體特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了牽引橡膠堆、二系懸掛裝置以及止檔等相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)和工作原理，發(fā)現(xiàn)跨座式單軌轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置具有較強(qiáng)的可維修性，結(jié)構(gòu)較為緊湊，可以將車體尺寸和系統(tǒng)部件等占用在轉(zhuǎn)向架上的空間降低。

關(guān)鍵詞：跨座式單軌;轉(zhuǎn)向架;中央懸掛裝置

一、前言

承擔(dān)車體載荷、傳遞制動(dòng)力以及牽引力是跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架牽引懸掛裝置的主要功能。除此之外，跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架牽引懸掛裝置還可以起到承擔(dān)轉(zhuǎn)向架相對(duì)車體沖擊以及滿足轉(zhuǎn)向架和車體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用[1]。其中構(gòu)成跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架牽引懸掛裝置的部件較多，主要包括空氣彈簧、橫向止擋、縱向橡膠止檔、牽引橡膠堆、油壓減震器等[2]。以下是本文對(duì)跨座式單軌轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)問題的有關(guān)介紹。

二、跨座式單軌轉(zhuǎn)向架功能說明

跨座式單軌轉(zhuǎn)向架具有以下功能，一是承載性，可以支撐整車荷載;二是導(dǎo)向性，能確保車輛沿固定軌道運(yùn)行;三減振性，可以降低車輛運(yùn)行過程中輪軌之間的振動(dòng)和沖擊力，為乘客提供舒適良好的乘車環(huán)境;四驅(qū)動(dòng)性，可以產(chǎn)生并傳遞驅(qū)動(dòng)力;五制動(dòng)性，可以產(chǎn)生并傳遞制動(dòng)力。轉(zhuǎn)向架主要有兩種形式，一種為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，另一種為無動(dòng)力轉(zhuǎn)向架[3]。其中動(dòng)力轉(zhuǎn)向架設(shè)置有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置，可以結(jié)合設(shè)備的布置情況將動(dòng)力轉(zhuǎn)向架分為不同的型號(hào)。無動(dòng)力轉(zhuǎn)向架不存在驅(qū)動(dòng)裝置，也可以結(jié)合設(shè)備的布置情況將動(dòng)力轉(zhuǎn)向架分為不同的型號(hào)。其中典型動(dòng)力轉(zhuǎn)向架主要由以下幾部分構(gòu)成，分別是構(gòu)架組成、走行輪、導(dǎo)向輪穩(wěn)定輪、走行輔助輪、中央懸掛系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置配管、驅(qū)動(dòng)裝置、內(nèi)壓檢測裝置、集電裝置、接地裝置、隔音板以及轉(zhuǎn)向架配線卡座等[4]。

三、轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)分析

轉(zhuǎn)向架主要技術(shù)參數(shù)見表1。

除了上述表格顯示的內(nèi)容外，最好運(yùn)行速度為75 km/h，空氣彈簧橫向間距為2050 mm，空氣彈簧距軌軸距為2990 mm，導(dǎo)向輪軸距為2500 mm，空氣彈簧公稱有效直徑為450 mm。

四、結(jié)構(gòu)分析

（一）現(xiàn)有結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)有中央懸掛裝置中的轉(zhuǎn)向架中心是牽引裝置所處位置，中間橫梁上部件安裝位置由于存在走行輪，因此，會(huì)影響到現(xiàn)有中央懸掛裝置中的牽引裝置。在部件損壞的情況下，要想對(duì)損壞的部件進(jìn)行更換需要借助架車才可以[5]。此外，中央懸掛裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在拆卸和維修上都較為困難。并且橫向減震器安裝座在牽引懸掛裝置上、空氣彈簧安裝座安裝在車體上，安裝座的存在直接影響了各個(gè)部件之間的緊湊性。此種部件布局方式下，中間橫梁上部件安裝位置受走行輪限制，導(dǎo)致作業(yè)空間較小，直接增大了落車聯(lián)接的難度。期間一旦部件出現(xiàn)損壞，要想對(duì)其進(jìn)行修理，只有借助架車才可以更換新的部件。基于上述存在的問題，如何進(jìn)一步簡化跨座式單軌轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置牽引裝置各個(gè)部件的維修和拆卸工作流程，提高維修和拆卸工作的便捷性，促使懸掛系統(tǒng)裝置各個(gè)結(jié)構(gòu)之間變得更加緊湊，且具有較好的可維修性是設(shè)計(jì)人員關(guān)注的重點(diǎn)[6]。結(jié)構(gòu)緊湊、可維修性好的懸掛系統(tǒng)可以明顯將車體尺寸和系統(tǒng)部件等占用在轉(zhuǎn)向架上的空間降低。這就需要改領(lǐng)域上的研究設(shè)計(jì)人員，強(qiáng)化對(duì)跨座式單軌轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置的技術(shù)研究，進(jìn)一步提高懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊性和可維修性。

（二）改進(jìn)后跨座式單軌轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置主要構(gòu)架說明

改進(jìn)后跨座式單軌車輛轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置，見下圖1所示。其中1-8分別表示牽引懸掛裝置（1）、高度調(diào)節(jié)閥（2）、中心銷（3）、高度調(diào)節(jié)閥座（4）、牽引橡膠堆（5）、橫向橡膠止擋（6）、橫向油壓減震器（7）、空氣彈簧（8）。

其中一般需要設(shè)置構(gòu)架，此時(shí)的構(gòu)架會(huì)呈現(xiàn)出整體的橫梁形狀，導(dǎo)向輪設(shè)置在下面，上面用來安裝承載其余零部件并連接車體底架。在架構(gòu)上需要設(shè)置牽引系統(tǒng)中的牽引裝置，其中構(gòu)架兩側(cè)外壁是牽引裝置系統(tǒng)中牽引裝置的主要安置部位，牽引裝置的主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)車體的帶動(dòng)并完成轉(zhuǎn)向功能。構(gòu)架兩側(cè)上平面可以設(shè)置二系懸掛系統(tǒng)空氣彈簧（8），主要起到連接車體底架的作用，可以確保橫向剛度以及垂向剛度。構(gòu)架中間位置可以設(shè)置橫向減振器（7）主要起到減緩與車體之間橫向震動(dòng)的作用。

五、中央懸掛裝置概述

（一）結(jié)構(gòu)概述

所謂的無搖枕中央懸掛裝置是通過安裝在轉(zhuǎn)向架上的空氣彈簧作為底座來直接支撐車體采用空氣彈簧的目的是減少重量。穩(wěn)定輪支架在轉(zhuǎn)向架的左右兩側(cè)分成兩個(gè)部分，每個(gè)部分都為空氣彈簧配有一個(gè)輔助氣室。空氣彈簧與輔助氣室間的連接是通過一個(gè)節(jié)流閥孔完成的，目的是在縱向提供減振阻尼?？諝鈴椈珊陀蛪簻p振器在縱向，橫向，提供有效的波動(dòng)減振[7]。自動(dòng)高度調(diào)節(jié)裝置，可以使車體的地面高度保持穩(wěn)定，即使當(dāng)車體的載荷發(fā)生變化的時(shí)候。另外，也可以防止當(dāng)附加在空氣彈簧上的載荷發(fā)生劇烈變化時(shí)車體突然上跳，中心銷座和牽引橡膠堆座起到防止車身上跳的縮緊作用。同時(shí)，轉(zhuǎn)向架的空氣彈簧配管上還裝有壓力開關(guān)，用來檢測空氣彈簧的刺破情況。左右空氣彈簧之間安裝有差壓閥，如果其中一個(gè)空氣彈簧被損，那么另外一個(gè)空氣彈簧中的壓力空氣會(huì)自動(dòng)釋放。

中心銷和中心銷橡膠的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

1. 中心銷和上/下中心銷橡膠

中間銷通過螺栓與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架底部相連，配有圓錐形中心銷橡膠（上），和中心銷座，中心銷座也安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，配有圓錐形中心銷橡膠（下）。另外，中心銷橡膠（上，下）通過專用螺栓如圖3和專用螺栓和專用螺母如圖4進(jìn)行緊固，通過緊固的方法來壓緊中心銷。這種配置，使中心銷和中心銷座通過中心銷橡膠（上，下）緊密地結(jié)合在一起，消除了產(chǎn)生于中心銷部位的摩擦，同時(shí)也降低了運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的噪聲。

同樣，這種車輛懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也使得車體和轉(zhuǎn)向架的連接變得相對(duì)容易，只是按照以上與分離過程相反地次序，通過安裝車身上的錐形中心銷將車身與轉(zhuǎn)向架緊緊地連接在一起。即使懸掛系統(tǒng)和車體的連接中心是彼此偏移的，這種連接操作也可實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹行匿N橡膠（上，下）是錐形的。

2. 牽引橡膠堆和縱向橡膠止擋

縱向載荷是通過轉(zhuǎn)向架和中心銷座來傳遞的，它們通過牽引橡膠堆安裝在一起。安裝在轉(zhuǎn)向架的中心銷座與縱向橡膠止擋之間有3 mm的間隙，所以當(dāng)牽引橡膠堆產(chǎn)生一定程度的壓縮時(shí)，縱向橡膠止擋可以用來充當(dāng)緩沖器。

3. 橫向橡膠止擋

同樣地，橡膠止擋被安裝在轉(zhuǎn)向架頂端面中心銷的在右兩側(cè)，所以當(dāng)車體橫向移動(dòng)時(shí)它們將充當(dāng)緩沖器。

（二）空氣彈簧

空氣彈簧由氣囊，頂板，底座，緩沖器，壓圈，壓座組成。頂板的接觸面為不銹鋼板，壓座覆以聚四氟乙烯。所以即使空氣彈簧失去壓力，頂板和壓座依然可以光滑地滑動(dòng)。氣囊通過壓圈和壓座進(jìn)行緊固，達(dá)到自密封的目的。同時(shí)，它通過O形圈來防止空氣泄漏。

六、中央懸掛裝置主要零部件的作用

中心銷、中心銷專用螺栓、中心銷專用螺母、中心銷座起到連接車體與轉(zhuǎn)向架的作用。中心銷和中心銷座通過中心銷上下橡膠緊密地結(jié)合在一起，消除了產(chǎn)生于中心銷部位的摩擦，同時(shí)也降低了運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的噪聲。

左右橡膠止擋起到減輕橫向負(fù)載從車體傳遞到轉(zhuǎn)向架上，左右橡膠止擋被安裝在轉(zhuǎn)向架頂端面中心銷的左右兩側(cè)，所以當(dāng)車體橫向移動(dòng)時(shí)它們將充當(dāng)緩沖器。

前后橡膠止擋起到減輕縱向負(fù)載從車體傳遞到轉(zhuǎn)向架上，當(dāng)牽引橡膠堆產(chǎn)生一定程度的壓縮時(shí)，前后橡膠止擋可以用來充當(dāng)緩沖器[8]。

橫向油壓減振器安裝在轉(zhuǎn)向架和車體之間，目的是減輕轉(zhuǎn)向架和車體之間的相互振動(dòng)，同時(shí)也提高了使用安全性并防止車輛受到損害。

牽引橡膠堆起到減輕縱向、橫向、垂向負(fù)載從車體傳遞到轉(zhuǎn)向架上，中心銷座和牽引橡膠堆座起到防止車身上跳的縮緊作用。縱向、橫向、垂向載荷是通過轉(zhuǎn)向架和中心銷座來傳遞的，它們通過牽引橡膠堆安裝在一起[9]。

七、結(jié)語

綜上所述，如何提高運(yùn)輸效率、降低物流成本已成為提升現(xiàn)代物流發(fā)展的重要課題，多式聯(lián)運(yùn)作為一種高效能的運(yùn)輸方式，代表著物流業(yè)發(fā)展方向。多式聯(lián)運(yùn)貨運(yùn)動(dòng)車系統(tǒng)借助于空中軌道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各種集裝箱集散中心之間的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)鐵路、水運(yùn)、公路、航空等物流體系之間的有機(jī)銜接，完全達(dá)到“零距離換乘、無縫化銜接”要求。單軌懸掛式動(dòng)力轉(zhuǎn)向架作為多式聯(lián)運(yùn)貨運(yùn)動(dòng)車系統(tǒng)的主要核心部分之一，轉(zhuǎn)向架通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用軌道交通牽引與控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)運(yùn)行。轉(zhuǎn)向架采用膠輪承載，同時(shí)配備導(dǎo)向及穩(wěn)定輪，具有爬坡能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)彎半徑小等特點(diǎn)以上就是本文對(duì)跨座式單軌轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)問題進(jìn)行分析，對(duì)跨座式單軌轉(zhuǎn)向架功能說明，分析轉(zhuǎn)向架的主要技術(shù)，闡述相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)和工作原理，發(fā)現(xiàn)跨座式單軌轉(zhuǎn)向架中央懸掛裝置具有較強(qiáng)的可維修性，結(jié)構(gòu)較為緊湊，可以將車體尺寸和系統(tǒng)部件等占用在轉(zhuǎn)向架上的空間降低。

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