一种地铁转向架的性能优化方法与流程

本发明涉及一种转向架的性能优化方法，尤其涉及一种地铁转向架的性能优化方法。

背景技术：

1、随着近年来我国经济的飞速发展，综合国力不断提升，城市轨道交通行业也日益蓬勃发展。虽然近年来一些新兴轨道交通制式如有轨电车、磁浮列车、单轨列车等迅速崛起，城市轨道交通系统愈来愈向多样化、多制式协调发展，但地铁依然是缓解城市尤其是大中型城市客流压力的最主要交通方式。

2、我国成熟的地铁车辆主要为钢轮钢轨制式，随着各大城市在轨道交通发展中对于生态环境的标准和要求越来越高，胶轮制式车辆开始受到广泛关注。

3、胶轮钢轮双轨车辆在国外应用历史比较久远，使用范围也比较广泛。胶轮钢轮双轨地铁车辆是在传统的钢轮钢轨车辆基础上，增加一套胶轮走行系统和胶轮导向系统。如图1所示，钢轮1的外侧同轴设置有承载轮2，在钢轮1和承载轮2的前方水平设置有导向轮3，其中承载轮2和导向轮3为胶轮，在钢轮1的下方设置有钢轨4，在承载轮2的下方设置有胶轮轨道5，在导向轮3的一侧设置有导向轨道6。这种车辆具有两套走行装置，即钢轮钢轨系统和胶轮走行系统。正常运行工况下，车辆通过胶轮走行系统驱动前进，胶轮行驶在两条平板轨道上，此时钢轮悬空，钢轮和钢轨之间有一定间隙。一旦胶轮发生漏气或者爆胎等故障时，车体快速沉降，此时钢轮与钢轨接触，两侧轮缘紧紧卡在两条钢轨之间，车辆由安全备用的钢轮承载，沿钢轨减速运行，起到安全保护作用。

4、在实际工作中，申请人发现存在的问题是：

5、一、安装在转向架轮对处的承载轮防护罩存在松动和产生电弧等缺陷：

6、（1）、在工作过程中，承载轮防护罩会整个从车辋上脱落下来且脱落机率比较高，导致车轴的端部和车辋的外侧端面裸露在外面，从而造成了生产电弧的风险；

7、（2）、在车辆实际运行中，当车辆运行一段时间后，承载轮防护罩经常会发生周向转动，导致承载轮防护罩脱落；

8、（3）、在车辆实际运行中，当车辆运行一段时间后，承载轮防护罩经常会发生朝外侧（即远离车辋一侧）轴向移动，导致承载轮防护罩脱落。

9、二、安装在转向架轮对处的导向轮防护罩的结构问题，导致现有的导向轮防护罩存在防尘、防水性能等缺陷：

10、在轨道车辆的长期使用过程中，由于现有的导向轮防护罩存在结构缺陷，导致导向轮及与其连接的转向架构架处容易堆积灰尘、积水，进而使得导向轮及转向架构架腐蚀损坏，严重影响导向轮的耐磨性能，增加导向轮的维护成本，降低导向轮及转向架构架的使用性能。

11、三、转向架上的一系弹簧与转向架构架之间的连接方式使得现有的转向架构架离地面过高，存在乘降便捷性差等缺陷：

12、轨道交通车辆的转向架中的一系弹簧通常是采用螺旋压缩弹簧，螺旋压缩弹簧安装在轴箱内，转向架的构架压在螺旋压缩弹簧上，构架安装位置高于轴箱位置。由于地铁车辆的车厢地板高度比一般轨道交通车辆低，这就要求降低转向架构架的高度。如果一系弹簧还是采用常用的螺旋压缩弹簧，则要降低转向架构架中间轴箱位置的高度，构架需要采用两端高、中间低的飞翼结构，这样形状的构架结构复杂，制造成本高。另外为了提高乘客的舒适性，需要降低地铁车辆的垂向刚度，由于地铁车辆垂向的下降高度受到限制，这就要求地铁车辆的一系弹簧具有变刚度性能。因此有必要对地铁车辆一系弹簧进行改进，以降低地铁车辆转向架构架的高度、简化构架的结构，同时使一系弹簧具有变刚度性能。

13、经过检索，暂未发现与本技术相同或相似的专利文献。

14、综上，如何设计一种地铁转向架的性能优化方法，使其能对地铁转向架轮对处防护罩的防护性能和地铁转向架一系弹簧的连接性能进行优化，提高地铁转向架的整体性能是急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种地铁转向架的性能优化方法，其能对地铁转向架轮对处防护罩的防护性能和地铁转向架一系弹簧的连接性能进行优化，提高了地铁转向架的整体性能。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种地铁转向架的性能优化方法，其是通过优化地铁转向架承载轮处防护罩的结构以提升承载轮防护罩的防电弧、防周向转动和防轴向移动性能以及通过优化地铁转向架导向轮处防护罩的结构以提升导向轮防护罩防尘、防水性能以及通过优化转向架中的一系弹簧与转向架构架之间的连接方式以提升地铁乘降便捷性能，从而对地铁转向架的性能进行优化的。

3、优选的，所述通过优化地铁转向架承载轮处防护罩的结构以提升承载轮防护罩的防电弧性能是通过增加卡簧弹片与承载轮防护罩之间的稳固性，使得在工作过程中，卡簧弹片不会松动或掉落，从而避免了因承载轮防护罩掉落产生电弧的风险发生；

4、所述通过优化地铁转向架承载轮处防护罩的结构以提升承载轮防护罩的防周向转动性能是通过增加车辋的车辋沟槽部和承载轮防护罩之间的摩擦阻力来防止承载轮防护罩出现周向转动的；

5、所述通过优化地铁转向架承载轮处防护罩的结构以提升承载轮防护罩的防轴向移动性能是通过增加车辋的车辋沟槽部和承载轮防护罩之间的刚性轴向限位结构来防止承载轮防护罩出现轴向移动的。

6、优选的，在对防电弧性能进行提升时，所述增加卡簧弹片与承载轮防护罩之间的稳固性是将连接卡簧弹片与承载轮防护罩的连接件采用螺栓二和防松螺母；连接卡簧弹片时，是用螺栓二从承载轮防护罩的内侧部穿过卡簧弹片和承载轮防护罩朝向承载轮防护罩的外侧部插入与所述防松螺母锁紧连接的；对位于承载轮防护罩的外侧位置的螺栓二的螺杆部二及防松螺母进行绝缘处理。

7、优选的，在对防周向转动性能进行提升时，所述通过增加车辋的车辋沟槽部和承载轮防护罩之间的摩擦阻力是沿承载轮防护罩的周向在承载轮防护罩的内侧部上设置有多个插销，每个插销均能沿承载轮防护罩的径向伸出；

8、当承载轮防护罩通过承载轮防护罩内侧部的多个卡簧弹片和车辋的车辋沟槽部卡合钩接在车辋的外侧端面上后，再利用多个插销沿承载轮防护罩的径向伸出，插入到车辋的车辋沟槽部中与车辋沟槽部接触形成接触部二h2，利用所述接触部二h2产生摩擦阻力作用，来防止承载轮防护罩发生周向转动。

9、优选的，在对防轴向移动性能进行提升时，所述增加车辋的车辋沟槽部和承载轮防护罩之间的刚性轴向限位结构是沿承载轮防护罩的周向在承载轮防护罩的内侧部上设置有多个插销，每个插销均能沿承载轮防护罩的径向伸出；

10、当承载轮防护罩通过承载轮防护罩内侧部的多个卡簧弹片和车辋的车辋沟槽部卡合钩接在车辋的外侧端面上后，再利用多个插销沿承载轮防护罩的径向伸出，插入到车辋的车辋沟槽部中与车辋沟槽部接触形成刚性轴向限位结构。

11、优选的，在承载轮防护罩内侧部上还设置有刚性定位件，当承载轮防护罩通过卡簧弹片和车辋沟槽部卡合钩接在车辋的外侧端面上时，利用所述刚性定位件与车辋沟槽部相配合对承载轮防护罩进行刚性的轴向定位。

12、优选的，所述刚性定位件为设置在承载轮防护罩内侧部上的轴向定位凸筋；当承载轮防护罩通过卡簧弹片和车辋沟槽部卡合钩接在车辋的外侧端面上时，先通过车辋沟槽部的车辋沟槽端部的外侧面与轴向定位凸筋的一端端面相接触对承载轮防护罩在轴向上的位置进行刚性的轴向定位，再利用多个插销沿承载轮防护罩的径向伸出，插入到车辋的车辋沟槽部中与车辋沟槽部接触形成刚性轴向限位结构。

13、优选的，所述多个插销是通过拆装连接结构设置在承载轮防护罩的内侧部上的；安装承载轮防护罩前先不安装插销，当承载轮防护罩通过承载轮防护罩内侧部的多个卡簧弹片和车辋的车辋沟槽部卡合钩接在车辋的外侧端面上后，再将插销安装到承载轮防护罩上，使得插销的一端插入到车辋的车辋沟槽部中与车辋沟槽部接触。

14、优选的，所述拆装连接结构是沿承载轮防护罩的周向，在承载轮防护罩的内侧部上设置有多个插销安装座；沿承载轮防护罩的径向，在所述插销安装座上开有插销通槽，插销通槽一端的内槽口位于承载轮防护罩的内部空间，插销通槽另外一端的外槽口位于承载轮防护罩的外部空间，沿平行于承载轮防护罩的中心轴线的方向,在插销通槽的相对两侧面分别设置有螺纹孔和通孔；

15、当承载轮防护罩通过承载轮防护罩内侧部的多个卡簧弹片和车辋的车辋沟槽部卡合钩接在车辋的外侧端面上后，再将插销从承载轮防护罩的外部空间通过插销通槽的外槽口插入插销通槽中，使得插销的一端穿过插销通槽的内槽口伸入到车辋的车辋沟槽部中与车辋沟槽部接触，最后通过插销螺丝穿过通孔和插销后拧入到螺纹孔中，从而将插销锁紧在插销安装座上。

16、优选的，所述通过优化地铁转向架导向轮处防护罩的结构以提升导向轮防护罩防尘、防水性能是将导向轮防护罩设计成与转向架构架连接的上防护罩和下防护罩，上防护罩通过连接组件与转向架构架转动连接且可上下开合；上防护罩包括侧部排水区和位于侧部排水区上部的顶部排水区，侧部排水区和顶部排水区上分别包括侧部排水台和顶部排水台，侧部排水台和顶部排水台分别朝向导向轮的两侧向下倾斜设置；下防护罩位于顶部排水台下方且朝向远离侧部排水台的一侧向导向轮外侧倾斜延伸设置；侧部排水台上的积水向下汇入导向轮外侧，顶部排水台上的积水先向下汇入下防护罩上，再经下防护罩从远离侧部排水台的一侧汇入导向轮外侧。

17、优选的，所述上防护罩靠近转向架构架的内端面一为垂直于导向轮的上端面一的直面结构，侧部排水区和顶部排水区均由内端面一向远离转向架构架的一侧延伸而成；顶部排水台由内端面一的上端朝向斜上方延伸而成，顶部排水区还包括由顶部排水台远离内端面一的一侧的端部向下延伸而成的顶部连接台；侧部排水台连接于顶部连接台下端，侧部排水区还包括设于侧部排水台下端的侧部连接台；顶部连接台和侧部排水台均为远离内侧面方向凸出的弧面结构。

18、优选的，顶部连接台的弧顶与导向轮的上端面一之间的夹角α大于侧部排水台的弧顶与导向轮的上端面一之间的夹角β；侧部连接台的下端位于导向轮的侧边缘一上方。

19、优选的，所述通过优化转向架中的一系弹簧与转向架构架之间的连接方式以提升地铁乘降便捷性能是将一系弹簧设计成内筒、橡胶体及外套三个部分，内筒为管状，外套包括：管状的筒体及设置在筒体一端的圆盘形筒盖，内筒同轴设置在外套内，在内筒与外套之间填充橡胶体；

20、一系弹簧与转向架构架之间连接时是将两个一系橡胶弹簧分别放置在转向架的车轴两侧的轴箱的弹簧孔内，吊杆从下而上依次穿过构架、一系橡胶弹簧的内筒和压盖，在穿过所述压盖的吊杆一端设置有内螺纹，将压紧螺丝拧入到所述吊杆一端中，从而通过吊杆将构架连接到一系橡胶弹簧上，最终使得构架吊挂在车轴的轴箱下。

21、优选的，所述橡胶体在筒盖上的部分为弧形的自由面一；在工作过程中，通过橡胶体的弧形的自由面一与压盖接触的接触面积逐渐增大，从而使得一系橡胶弹簧具有越来越大的垂向刚度，提供变刚度性能。

22、本发明的有益效果在于：本发明能对地铁转向架轮对处防护罩的防护性能和地铁转向架一系弹簧的连接性能进行优化，提高了地铁转向架的整体性能。通过增加卡簧弹片与承载轮防护罩之间的稳固性，使得在工作过程中，卡簧弹片不会松动或掉落，从而保证了承载轮防护罩能稳固的连接在车辋的外端部上，避免了因承载轮防护罩掉落，导致车轴的端部和车辋的外侧端面裸露在外面造成的电弧风险发生。通过将螺栓二反向安装并与防松螺母锁紧，对外露的螺杆部二及防松螺母进行绝缘处理，从而增加卡簧弹片与承载轮防护罩之间的稳固性，降低因承载轮防护罩掉落产生电弧的风险发生。通过加装绝缘件，对螺杆部二及防松螺母进行绝缘处理，进一步防止产生电弧的风险发生。本发明在防止承载轮防护罩周向转动时，不仅仅是像现有技术一样，只是通过卡簧弹片和车辋沟槽部之间形成的接触部一h1产生摩擦阻力作用，本发明还通过插销和车辋沟槽部之间的接触部二h2产生摩擦阻力作用，来更好的防止了承载轮防护罩周向转动。本发明不仅仅是像现有技术一样，只是通过卡簧弹片的弹片弯钩部与车辋的车辋沟槽部之间形成的轴向限位结构来进行轴向限位，还增加车辋的车辋沟槽部和承载轮防护罩之间的刚性轴向限位结构对承载轮防护罩进行轴向限位，因此，本发明能在高频振动的工作环境中，有效的防止承载轮防护罩发生轴向移动，从而避免了因承载轮防护罩发生轴向移动而造成的承载轮防护罩脱落。本发明通过将导向轮防护罩设计成上防护罩和下防护罩，能避免导向轮及转向架构架被腐蚀损坏，可节省维修成本，提高导向轮的使用性能和安全性能。本发明通过改变一系弹簧与构架之间的连接方法，降低了构架和车厢地板的高度，提高了地铁乘降便捷性能。