天津地铁6号线转向架研制

摘 要：介绍了天津地铁6号线转向架的技术特点、结构及主要技术参数等。经过计算分析和试验验证，该转向架的结构强度和动力学等各方面的性能均满足要求，该转向架已完成批量生产并交付业主，现已成功运用于天津地铁6号线。

关键词：地铁；转向架；研制

1 概述

天津地铁6号线转向架是以SDB-80型转向架为技术平台，在此成熟结构的基础上进行适应性设计。设计中以“系统性、继承性、创新性、科学性”为指导原则，以B型地铁模块化设计为指导思想，借用B型地铁转向架模块化数据库的成熟、可靠结构，针对新的牵引驱动和信号系统进行适应性设计，形成新的结构模块。

2 转向架特点和主要技术参数

2.1 转向架的特点。天津地铁6号线转向架，采用模块化设计，分为结构相似的动车转向架和拖车转向架，通过优化设计，实现整体的轻量化。该型转向架为轴承外置式无摇枕转向架，钢板、钢管焊接的H型构架，整体辗钢车轮，采用两系悬挂系统（一系叠层橡胶弹簧，二系空气弹簧），采用弹性无磨耗Z字形牵引装置。

2.2 转向架主要技术参数。天津地铁6号线转向架主要技术参数见表1。

3 转向架主要结构

天津地铁6号线转向架主要由构架组成、轮对轴箱定位装置、二系悬挂及中央牵引装置、牵引电C和联轴节安装、基础制动装置、转向架配管等组成。

3.1 构架组成。构架分为结构相似的动车构架和拖车构架。构架侧梁采用箱形全钢板焊接结构，横梁采用无缝钢管，兼做空气弹簧附加气室。侧梁上设置制动座、一系簧座和二系簧座等结构，横梁上设置电机座、齿轮箱座和牵引座等结构。

3.2 轮对轴箱定位装置。轮对轴箱定位装置主要包括车轮、车轴、轴箱装置及一系悬挂等。车轮采用整体辗钢车轮，车轮滚动圆直径840mm，压装在车轴上，另外车轮还加装了降噪阻尼装置，通过吸收车轮的振动来达到降噪的目的。车轮的踏面采用符合相关标准的踏面，并且与天津6号线轨道相匹配，减少轮轨之间磨耗。

3.3二系悬挂及中央牵引装置。二系悬挂及中央牵引装置主要包括空气弹簧、高度阀、差压阀、横向减振器、横向止挡座、牵引装置等。

3.4 牵引电机和联轴节。牵引电机采用架悬式，由定位键和四个螺栓安装在构架电机座上，通过采用合理的防松措施，能够满足防松要求。联轴节采用WN齿式联轴节。牵引电机和联轴节均选用有成熟运用经验的产品。

3.5 基础制动装置。每根车轴安装两套单元制动装置，其中一套具有停放制动功能，能够保证列车在最大超员的情况下，停放在最大坡道上不溜车。单元制动缸内设有闸瓦间隙自动调整器，保证闸瓦间隙始终保持在规定的范围内。

3.6 转向架配管组成。管路采用不锈钢管，在保证管路可靠密封的前提下，通过合理的布置，使得管路拆装方便、简洁美观；通过分析，将管支架布置构架低应力区域内，保证整体结构强度满足要求。

4 设计计算

4.1 构架强度及模态计算。根据UIC615-4标准的要求，采用有限元分析软件，天津地铁6号线转向架构架的静强度、疲劳强度及模态进行了计算分析，结果表明[1]：（1）天津地铁6号线转向架构架的静强度和疲劳强度均满足标准的要求。（2）构架的一阶固有频率为32.75Hz。

4.2 动力学计算。根据标准要求，采用专业的动力学分析软件，按照天津地铁6号线车辆的相关参数建立了动力学模型，进行计算分析，结果表明[2]：（1）天津地铁6号线转向架的非线性临街速度为169km/h，满足最高运营速度80km/h、最高试验速度90km/h的要求。（2）在美国五级轨道谱激励作用下，最高运营速度范围内，直线和曲线工况下，横向平稳性指标和垂向平稳性指标都小于2.5，达到了GB5599规定的1级（优）要求。最大横向加速度和最大垂向加速度均符合GB5599规定的运行品质的要求。（3）天津地铁6号线转向架在直线和曲线工况下，动、拖车的空载和重载时的脱轨系数均小于0.8，轮重减载率均小于0.6，轮轴横向力均在规定值范围内，各项安全指标均满足GB5599标准规定的要求。

5 试验验证

5.1 构架静强度和疲劳强度试验。根据UIC615-4标准的要求，对天津地铁6号线转向架构架进行了静强度和疲劳强度试验，试验结果表明[3]：（1）根据UIC615-4标准进行评估，所有测点的应力均在静强度许用应力范围内，根据运营载荷测试，各测点的应力均在相应的疲劳极限范围内，构架静强度和疲劳强度满足要求。（2）构架通过了1000万次主结构载荷的疲劳强度试验和200万次局部结构载荷的疲劳试验，试验之后探伤均未发现裂纹。

5.2 转向架动应力及轴箱温升测试。根据合同要求，北京交通大学对转向架的动应力和轴箱温升进行了测试，测试结果表明[4]：（1）转向架关键部位的测点等效应力幅值均小于70MPa，满足车辆360万公里的运行需求。（2）给出了转向架各处测点加速度的8级谱值。（3）轴箱在试验过程中的最大温升不超过22℃（满足合同要求）。

5.3 动力学试验。按照试验大纲的要求，国家铁路产品质量监督检验中心对天津地铁6号线车辆进行了动力学性能试验，结果表明[5]：（1）被试车辆在空车（AW0）正常工况和超员（AW3）正常工况下，运行稳定性试验最高试验速度为90km/h，运行稳定性指标符合评定标准的要求，符合80km/h速度级安全运行的要求。（2）运行平稳性试验最高试验速度为80km/h，运行平稳性指标为优级。

6 结束语

天津地铁6号线车辆转向架是在成熟的SDB-80平台的基础上，严格按照流程研制的适用于天津6号线地铁车辆的转向架，该转向架设计结构合理、功能齐全、安全可靠，通过了严格的仿真计算分析、台架试验和线路试验验证。目前，该型转向架已经驰骋在天津地铁6号线上，运营业绩优秀。

参考文献

[1]展旭和.天津地铁6号线转向架构架强度及模态计算报告[R].青岛：国家高速动车组总成工程技术研究中心，2015.

[2]林俊.天津地铁6号线转向架动力学计算报告[R].青岛：国家高速动车组总成工程技术研究中心，2015.

[3]刘为亚，曹宝元.天津地铁6号线构架静强度和疲劳强度试验报告[R].青岛：中车青岛四方机车车辆股份有限公司工程实验室，2016.

[4]杨广雪，王曦.天津地铁六号线转向架动应力及轴箱温升测试报告[R].北京：北京交通大学，2016.

[5]徐倩.天津地铁6号线工程电动客车动力学性能检测报告[R].北京：国家铁路产品质量监督检验中心，2016.