技术研发 Ｖｏ１．２０Ｎｏ．１。２０１３ ＨＸＤ １ Ｂ型机车二系横向减振器 布置方式仿真研究 ６小星，向 阳，张建全 （南车株洲电力机车有限公司，湖南株洲４１２００１） 摘要：通过建立ＨＸＤＩＢ型三轴转向架机车动力学模型，仿真研究了二系横向减振器的布置方式对机车横向平稳性、 蛇行稳定性及各轴轮轴横向力的影响关系。 关键词：ＨＸＤ１Ｂ；三轴转向架；横向减振器；布置方式 Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｌａｔｅｒａｌ Ｄａｍｐｅｒ Ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ Ｈ［ｊｉＤ１Ｂ Ｔｙｐｅ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ＤＥＮＧ Ｘｉａｏ—ｘｉｎｇ，ＸＩＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ—ｑｕａｎ （ＣＳＲ Ｚｈｕｚｈｏｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００１，Ｈｕｎａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｏｆｆｅｓｔ ｓｅｔｔｉｎｇ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌａｔｅｒａｌ ｄａｍｐｅｒｓ ｍａｋｅ ａｌｌ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｏｉｌ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ’Ｓ ｃｏｍｆｏｒｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ、ｈｕｎｔｉｎｇ ｓｔａ－ ｈｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ｗｈｅｅｌｓｅｔ ｆｏｒｃｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｉｌｆｎｕｅｎｃｅ ａｆｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｇｎ ａｎｄ ｓｔｕｄｙｉｇｎ ｏｎ ＨＸＤＩＢ ｔｙｐｅ ｌｃｏｏｍｏｔｉｖｅ ｄｙｎ／ｍｃ ｍｏｄｅ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＨＸＤ１Ｂ；ｃ０一ｂｏｇｉｅ；ｌａｔｅｒａｌ ｄａｍｐｅｒ；ｓｅｔｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ ｄｏｉ：１０．３％９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１３．０１．００５ ０引言 上，主要有居中并排布置、居中错位布置和两端端梁布置，如 本文通过建立ＨＸＤＩＢ型三轴转向架机车动力学模型，仿 图２。居中并排布置如国内的ＳＳ３Ｂ、ＳＳ９、ＨＸＤ２等；居中错位布 真研究二系横向减振器的布置方式对机车横向平稳性、蛇行 置如国内的ＳＳ４Ｂ、ＳＳ４Ｇ、出口伊朗车、出口哈萨克斯坦车、ＳＳ８ 稳定性及各轴轮轴横向力的影响，以期达到优化二系横向减 等；两端端梁布置如国内的ＨＸＤＩ系列、ＨＸＤ３、ＨＸＮ３，欧洲的 振器安装布置的目的。 ＥＧ３１００和西门子ＳＦ１型、ＳＦ２型、ＳＦ６型转向架等。我国的直 １减振器阻力特性 流机车多采用居中布置，引进国外交流机车后采用两端端梁 机车二系横向减振器一般采用油压减振器，主要是利用 布置的方式越来越多。以上三种布置方式的差异体现为减振 介质油粘滞阻力作负攻来吸收振动能量。一般油压减振器的 器纵向错位量的不同。 阻力特性为线性，即阻力与振动速度一次方成比例…，而 ｉ 壁曼 ＨＸＤ１Ｂ型机车的二系横向油压减振器阻力特性由近似三段线 性组成，如图１所示。图中直线的斜率为减振器的阻尼系数， 对于：二系横向油压减振器，通过控制内部油路中各阀的开和 关，阻尼系数随相对运动速度阶跃变化。 ＩＩ Ｔ Ｔ＿Ｔ一］Ｔ～一 Ｉ ｝ Ｉ ｌ Ｉｋ — 、’… 一 ～～’一一 …’’ ’ ～， ｌ 一一一一一一一 一 一， 』ｒ ， 一一 （ａ）居中布置 ＝一一 一 一一～一一一一一一一＝ 』 ～… Ｆ一一一一’一一一一～…一一一…一一… 一＝ 一一一一一一一一一一一一一一～一一～一一一一一一 － 一 ／ ～一一：＝＝ Ｏ ３ ０ ４ 活塞速度ｃｍ，ｓ）一 图１ ＨＸＤ１Ｂ机车二系横向减振器阻力特性曲线 ２典型机车二系横向减振器布置方式 机车转向架二系横向减振器常见布置在构架牵引梁卜盖 板、侧梁卜盖板、端梁上盖板和立板外侧。在纵向 置的选择 １０ （ｂ）居中错位布置 技术与市场 第∞卷第１期２０１３年 （ｃ）两端端梁布置 图２机车二系横向减振器的主要布置方式 ３机车动力学模型 为了研究减振器纵向错位量的影响。本文建立了ＨＸＤ１Ｂ 型机车动力学仿真模型。本文建立的ＨＸＤ１Ｂ型三轴转向架 机车动力学模型如图３所示，主要技术参数见表ｌ。模型中进 行了部分假定，即不考虑轮对、牵引电机、牵引杆系、构架、车 体等的弹性而将其视为刚体，同时将钢轨的弹性转移到轨道 不平顺上进行考虑。模型中每个转向架考虑了轮对３个、牵 图３ ＨＸＤ１Ｂ型机车动力学仿真模型 表１ ＨＸＤ１Ｂ型机车主要技术参数 轴重 ２５ ｔ 最大运用速度 ｌ２０ ｋｍ／ｈ 轴式 Ｃｏ—Ｃｏ 轴距 ２ ２５０Ｉｎｌｎ＋２ ００ｏ ｎｌｌｎ 转向架中心距 ｌ６ ２６０ ｉｉｌｌ＇ｎ 牵引电机悬挂方式 抱轴鼻式悬挂 一系悬挂方式 钢弹簧＋单轴箱拉杆＋垂向 减振器 二系悬挂方式 钢弹簧＋垂向减振器＋横向 减振器 二系横向减振器的纵向距离 ６ ３００ ｉｎｍ 二系横向减振器阻力特性 见图１ 二系横向减振器端部 ７０ ＭＮ／橡胶关节径向刚度 ｍ 牵引方式 推挽式双牵引杆 踏面外形 ＪＭ３ 钢轨外形 ６０ ｋｇ／ｍ轨 技术研发 引电机３个、牵引杆系２个、构架１个共９个刚体，设置有一系 弹簧、一系垂向减振器、轴箱横向止挡、二系弹簧、二系横向和 垂向减振器以及二系横向止挡等悬挂元件。 鉴于该减振器主要对线路随机不平顺激起的中高频振动起 到衰减作用而对曲线、超高之类的确定性不平顺引起的低频振动 衰减甚微，仿真线路设置为直线，不平顺采用德国扰激励。 ４仿真结果 仿真得到机车蛇行临界速度、横向平稳性指标和各轴轮轴 横向力ＲＭＳ值随二系横向减振器纵向间距的关系如图４一图６。 机车二系横向减振器纵向错位的加大，可以一定幅度的提高 机车蛇行ｌ临界速度，增加机车的蛇行稳定性安全裕量；随着二 系横向减振器纵向错位的加大，３位、６位轴的轮轴横向力随 之降低，ｌ位、２位、４位、５位轴的轮轴横向力基本不变，直线 ２５０ ２４８ ２４６ ．ｃ ２４４ 重２４２ 张２４０ ２３８ 媳２３６ ２３４ ２３２ ２３０ ２２８ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ 系减掇器纵向问 ，ｍ 图４蛇行临界速度随减振器纵向间距的关系 ３０ ２８ 基２．６ Ⅱ丑 ２．４ ．Ｓ＂－５ ２２ 颦２Ｏ ｓ １ ６ １ ４ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ 系横向减振器纵向间距，ｍ 图５机车平稳性指标随减振器纵向间距的关系 １２ 主。 罄 委８ ７ ０ ’ ２ ３ ４ ５ ６ ： 系横向减振器纵向间距，ｍ 图６轮轴横向力随减振器纵向间距的关系 （下转第ｌ３页） 技术与市场 第加卷第１期２０１３年 技术研发 设备房环境及设备报警检查；月检须有两路交流输人及逆变 输出切换功能测试，每半年需核对蓄电池容量是否满足设计 放电时间（满负载放电）；年检需清洁设备、紧固端子、测试蓄 电池放电后的电压及内阻。 完成后以０．２ Ｃ电流值恒流放电；②如果容量仍小于制造商额 定值７０％，同时在放电终止时单节电池电压小于１ ＶＤＣ的蓄电 池应直接报废，其他在放电终止时单节电池电压大于等于 １ ＶＤＣ的蓄电池应转为备件，以更换同品牌同容量蓄电池。 ③使用寿命到期的蓄电池组，按以下步骤处理：测量该组蓄电 池容量，如大于额定容量的８ｏ％则继续使用；如小于额定容量 的８０％应更换该组蓄电池，按以上更换标准实施。 ４．４报废蓄电池的存储 ４．３蓄电池的更换及报废 ４．３．１单节蓄电池更换标准 外观变形严重、漏液严重、极柱腐蚀严重等情况；单体蓄 电池内阻值大于等于当前整组蓄电池内阻平均值的２０％，就 应更换该节电池；室温２ｏ 一２５℃进行放电试验时，在１ ｈ内 废蓄电池存储时间不应超过一年。废蓄电池贮存设施应 单体电池电压很快下降到放电终止电压，应重新进行充放电 符合以下要求：酸性铅酸蓄电池应与碱性镍镉蓄电池分区域 试验，仍不满足要求的，需更换该节电池。 存放；贮存点应防雨，必须远离其他水源和热源；贮存点应有 室温２０℃～２５℃，单体铅酸蓄电池（１２ Ｖ系列）浮充电压 耐酸、耐碱地面隔离层，便于截留和收集废电解液；应有足够 低于１３ ＶＤＣ时，要手动进行均充５ ｈ，若情况未得到改善，应更 的废水收集系统，已便溢出的溶液送到酸性电解液及碱性电 换该节电压。 解液的处理站；应只有一个出入口，在一般情况下，应关闭此 ４．３．２蓄电池组更换标准 出人口以避免灰尘的扩散；应具有空气收集、排气系统，用以 铅酸蓄电池按容量测试方法计算出的容量低于制造商额 过滤空气中含金属灰尘和更新空气；应设有适当的防火装置； 定容量值的８０％，应更换成组蓄电池；镍镉蓄电池按容量测试 作为危险品贮存点，必须设立警示标志，只允许专门人员进入 方法计算出的容量低于制造商额定容量值的７０％，应更换成 贮存设施；贮存点应有足够的空间存放废蓄电池；蓄电池应单 组蓄电池；蓄电池组使用寿命到期，应更换该组蓄电池。 层存放，需多层存放时应采用货架。货架不超过３层且总高 ４．３．３单节蓄电池报废标准 不超过１．５ ｍ。 外观变形严重、漏液严重、极柱腐蚀严重等情况直接报 ５结语 废；经活化后内阻值大于等于原蓄电池组内阻平均值１２０％， 目前，此维护方案在深圳地铁已编制为技术标准并实施， 该节蓄电池应直接报废；经活化后单节铅酸蓄电池容量小于 为各系统维护铅酸蓄电池提供了系统化解决方案，并为深圳 额定容量的８０％，该节蓄电池应直接报废；经活化后单体铅酸 地铁三期各系统内蓄电池采购、安装提供了依据。 蓄电池（１２ ｖ系列）浮充电压仍低于１３ＶＤＣ时，应报废该节电 参考文献： 池。 ［１］冯岩．浅谈直流蓄电池的运行与维护［Ｊ］．中国电力教育， ４．３．４蓄电池组报废标准 ２００８（１）． 铅酸蓄电池经活化后容量仍小于制造商额定值８０％，该 ［２］ 张宽发．地铁供电系统用蓄电池的合理性选择及运行维 蓄电池组应测量每只蓄电池内阻值，并按照以下步骤处理：① 护［Ｊ］．蓄电池，２ＯＯ９（３）． 单节内阻值大于等于原蓄电池组内阻平均值１２０％，或容量小 ［３］ＤＬ／ＴＳ０４４—２００４电力系统用蓄电池直流电源装置运行 于制造商额定容量的８０％，该节蓄电池应直接报废；②单节内 与维护技术规程［Ｓ］．２００４． 阻值小于原蓄电池组内阻平均值１０２％，且电池容量大于额定 ［４］ＨＪ５１９—２００９废铅酸蓄电池处理污染控制技术规范［Ｓ］． 容量的８０％，该节蓄电池应转为备件，以更换同品牌同容量蓄 ２００９． 电池。 作者简介： 镍镉蓄电池经活化后容量仍小于制造商额定值７０％，按 陈波（１９７６一）。男，湖北钟祥人。电气工程师。深圳市地铁 照以下步骤处理；①蓄电池以０．２３ Ｃ电流值进行过充电，充电 集团有限公司。主要从事地铁低压系统设备运行管理。 （上接第１１页） 版社，２００４． 运行时机车３位、６位轴的轮轴横向力为最大，降低这两根轴 ［２］ 罗资，陈康，金鼎昌．减振器卸荷特性对２Ｂ０动力车动力 的轮轴横向力有利于降低轨排横移的风险；而减振器纵向错 学性能的影响［Ｊ］．西南交通大学学报，２００４，３９（５）：６４８— 位布置对机车横向平稳性指标影响微弱。 ６５２． ５结语 ［３］黄运华，李芾，付茂海，等．横向减振器布置方式对地铁 本文通过建立ＨＸＤ１Ｂ型三轴转向架机车动力学模型，对 车辆动力学性能的影响［Ｊ］．城市轨道交通研究，２０１０ 二系横向减振器的纵向错位布置进行了变参数研究。结果表 （８）． 明，机车二系横向减振器纵向错位布置时，增大减振器纵向间 ［４］ ＭＡＳＡＨ１ＴＯ ＡＤＡＶＨＩ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｒｕｎｎｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｂｙ 距，对提高机车蛇行稳定性裕量和降低轨排横移风险均有利， Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ，２００４ 同时也不会恶化机车的横向平稳性。在减振器行程和转向架 （４１）． 布置空间允许的情况下，二系横向减振器布置在构架两端端 作者简介： 梁上更具动力学性能优势。 邓小星，２０１０年毕业于西南交通大学。车辆工程专业。工 参考文献： 学硕士，从事机车车辆研发工作。 ［１］鲍维千．内燃机车总体及走行部［Ｍ］．北京：中国铁道出 １３
