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空气弹簧在动车组列车上得到了广泛应用

分类:列车资讯 发布时间:2024-08-02

空气弹簧在高速列车上广泛应用,法国于20世纪70年代初期成功研发出约束膜式空气弹簧。1981年,巴黎至里昂的高速铁路正式运营,标志着法国高速铁路的正式启动。法国TGV型高速列车采用动力集中式设计,并配备铰接式转向架,相较于传统转向架,这种设计提高了行车安全性和稳定性,适合高速运行。

TGV型高速列车装备了大曲囊式空气弹簧,包括具有较大半径橡胶气囊和圆锥形叠层橡胶辅助弹簧。这些弹簧的安装需要足够的垂向和外径空间尺寸,并能实现120毫米的最大横向位移。在2007年4月3日,AGV V-150号动车组创造了轮轨铁路最高行驶速度的世界纪录,达到574.8公里/小时。

然而,高速铁路史上最严重的事故隐患也由此埋下。1998年6月3日,德国884号ICE型动车组在高速运行时,车轮外圈发生金属疲劳断裂,导致列车脱轨。

事故发生后,德国采取了改善措施,将弹性车轮更换为单壳式车轮,并采用大曲囊式空气弹簧与摇枕结构取代原有的钢弹簧,以提升车辆的安全性和动力学性能。目前,德国新一代ICE-3型动车组全部装备这种设计,并能在300公里/小时的速度下安全运行多年。

日本新干线高速列车使用空气弹簧作为二系悬挂装置。早期的100系和200系采用约束膜式空气弹簧,随后发展为自由膜式空气弹簧。空气弹簧节流孔从固定形式逐步改进到可变形式,如300系、400系和E1系。

新干线500系和700系还装备了半有源悬挂装置,可根据振动情况调整减振器阻尼。搭载气压弹簧车体倾斜装置的N700系新干线列车创下了世界最快摆式列车速度纪录。

20世纪90年代后期,中国开始研发SF550系列空气弹簧,并应用于206KP型转向架上,使空气弹簧技术在快速客车和准高速客车中的应用逐步普及。随着技术改进,中国开发了无心盘、无摇枕、无旁承的“三无”转向架,优化了结构设计,降低了自重,显著提高了车辆动力学性能。

磁浮列车悬浮架上部与车厢底板通过空气弹簧等连接机构相连。大多数磁浮列车采用自由膜式空气弹簧,具有较小刚度和良好承载能力。中国引进德国TR08磁浮列车后启动了高速磁浮技术研究,并研发出适用于磁浮列车的SYS130系列空气弹簧。

中国时速600公里磁浮列车的二系悬挂设计采用无摇枕悬浮架方案,直接由空气弹簧承载车体质量。它配备小曲囊自由膜式空气弹簧和叠层应急橡胶堆,以满足磁浮列车运行对安全、舒适性和可靠性的要求。

城轨列车包括地铁、轻轨和单轨等,特点是运营密度高、速度较快、发车间隔短。这类列车不仅在大城市轨道交通网络中起着加密和延伸的作用,也在中等规模城市交通系统中发挥作用。面对复杂行驶环境,城轨列车对噪音控制、减振性能及应对负载变化有更高要求。

空气弹簧在城轨列车中的应用至关重要,它能有效减少因载荷变化导致的车体距离轨面高度的变化。尤其在站台上下乘客时,如果二系悬挂采用不可调高钢弹簧,地铁列车满载与空载间的高度差异会导致站台与车体间间距增大,增加上下车的安全风险。因此,空气弹簧在城轨车辆上广泛应用。

1969年,中国第一条地铁在北京建成运营,早期的北京地铁使用小曲囊式空气弹簧,其气囊结构相对较小且上下子口直径接近。之后的城市轨道交通车辆开始采用TK540型空气弹簧,采用了自密封自由膜式设计,简化了弹簧结构,并具备刚度小、水平位移大和易于维护的特点。

2021年6月28日,我国首辆标准地铁B型车下线并投入运营。这款列车的最高运行速度可达120公里/小时,展示了现代城市轨道交通技术的发展水平。

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