高速动车组转向架区域裙板结构优化研究

（中车唐山机车车辆有限公司，河北 唐山 064000）

近年来，我国高速铁路的快速发展，对我国经济发展和人们生活方式的影响极大，赢得了社会各界的赞誉。我国生产的高速动车组不仅成功在内地运营，而且不断开拓着国际市场。转向架在铁道车辆运行的过程中能够缓和轨道不平顺对列车的冲击，保证车辆运行的稳定性、安全性和曲线通过能力。因此，开发高性能转向架是发展高速动车组技术的关键。CRH380B 型动车组转向架区域裙板结构是在CGH3C 型动车组的基础上进行优化设计的，按材质分为2种：一种是玻璃钢裙板，用于头车1位端转向架区域；另一种是开口铝型材裙板，用在头车2位端及中间车转向架区域。

一、动车组转向架简介

一是构架。构架是转向架的基础，它把转向架各零部件组成一个整体，不仅结构、形状和尺寸都应满足各零部件组装的要求，还承受和传递来自车体与轮对之间各种方向的载荷和扭矩。二是轮对轴箱定位装置。用来承受车辆的重量，承受并缓冲、衰减来自轮轨之间的冲击，传递驱动力和制动力，并提供导向功能，使车辆沿轨道的平动转化为轮对的滚动。三是一系悬挂装置。位于轮对与构架之间，可以减小来自轨道不平顺的各种动态影响。四是二系悬挂装置。位于构架和车体之间起连接作用。它主要由枕梁、空气弹簧装置及横向止档等组成，用于缓冲和衰减构架和车体之间振动。五是基础制动装置。拖车转向架的每个车轴上装有三个制动盘，能够使运行中的车辆在规定的距离范围内停车。

二、玻璃钢裙板裂纹原因分析

经过现场调查及综合分析，认为玻璃钢裙板产生裂纹的原因包括：一是CRH380B 项目初期，玻璃钢裙板供应商没有达到图样要求的5.5-5.7mm 的厚度要求，在厚度超差地方造成了干涉，后续供应商对此部位进行了打磨返修。由于玻璃钢裙板为三维弯曲件，厚度无法测量，打磨后的厚度也无法控制。二是裂纹大部分位于双锁座部位，双锁座部位距离裙板翻边较近，由于翻边控制变形的能力较强，在变形无法释放的情况下就会在锁座处产生裂纹。三是安装玻璃钢裙板时，裙板支架与玻璃钢裙板存在干涉现象，在紧固裙板的过程中产生应力导致裂纹产生。四是安装玻璃钢裙板时，2 个锁座未调到一个平面上，锁座错位导致裙板扭拧，如此长时间运行会导致裙板产生裂纹。

三、高速动车组转向架的结构特点

（一）轮对及组成

轮对包括动力轮对和非动力轮对两类。在动力轮轴的一侧装有齿轮箱装置，非动力轮轴上则安装两套制动盘，无齿轮箱装置。非动力轮对的细微差异在于轴端安装不同类型速度传感器齿轮。

（二）构架

钢板焊接结构，H 形主体框架。构架由两个侧梁、横梁、纵向连接梁、空气弹簧支撑梁及其它焊接配件构成。为了减小应力集中现象，设计制造时将端部轴箱弹簧筒与侧梁主体相连接的断面形成柔滑面，以此达到良好的效果。

（三）一系悬挂

主要包括轴箱弹簧、垂向液压减振器和转臂定位橡胶套。在轴箱与构架之间设置轴箱弹簧装置。轴箱弹簧装置缓冲车轮、轴箱的各种振动，同时将车身的重量分配到相应的车轮，并且优化改善车身的乘坐舒适性。

四、优化方案

（一）玻璃钢裙板结构优化方案

原结构玻璃钢裙板仅通过一个单螺栓连接，且间距较大，当一端的螺栓失效后，缺少冗余保护，裙板有脱落的风险。优化方案是将玻璃钢裙板的车体连接座增加一个与车体之间的连接点，裙板在连接点位置预埋金属衬套，确保裙板每端有2 个螺栓与车体连接座相连。当一端其中一个螺栓失效后，仍有其他螺栓起到冗余保护作用。

（二）开口铝型材裙板结构优化方案

为改善转向架枕梁区域开口铝型材裙板的防脱冗余性能，在枕梁区域的铝型材裙板两端各增加一个连接点，同时增加车体连接座与车体之间的连接冗余。此外，为改善裙板的刚度，将原开口型材改为闭口型材。

五、仿真计算分析

（一）气动载荷分析

由于裙板位于转向架区域，是一开口结构，因此列车过隧道时裙板两侧压差很小。分析计算发现列车在隧道内以350km/h 会车时，裙板两侧的压差最大为80Pa 左右，此时可以忽略裙板的气动载荷。但是当有较大横风时，裙板两侧会有较大压差，此时必须考虑裙板所受的气动载荷。本文针对列车运行速度160km/h、横风风速30m/s 的工况进行分析计算。

（二）振动冲击工况分析

依据IEC61373-2010《铁路应用铁道车辆设备冲击和振动试验》标准，分析裙板的冲击性能和振动性能。

总结：综上所述，转向架是保证高速动车组安全、高速、舒适运行的重要部分，随着动车组速度的不断提高，各种新型高速动车组转向架也将不断被研制出来，从而造福人类。优化后的转向架区域裙板应力幅值较原裙板有较大程度的降低，满足运用要求。