地鐵車輛軸重轉移分析

陳仁才

摘 要：伴隨著我國社會經濟的不斷發展，也相應的促進了我國地鐵行業的發展，本文主要針對于地鐵車輛軸重轉移進行了具體的分析和研究，希望通過本文的探討，能夠為相關方面的研究提供理論性的參考。

關鍵詞：地鐵 車輛 軸重轉移

中圖分類號：U264.+47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0108-02

在對地鐵車輛軸重轉移分析的過程中，需要對地鐵轉向架的組成及其作用了解，并且對地鐵車輛的運行供電方式進行研究，才能夠對地鐵車輛軸重轉移研究的具體和細致，下面進行具體的探討。

1 地鐵轉向架的組成及其作用

1.1 地鐵轉向架的組成

地鐵在我國很多城市用以投入使用，為人們的生活、工作帶來更方便的交通，而且交通速度之快為人們節省更多的路途時間。地鐵轉向架是地鐵的重要組成部分，轉向架主要由集中結構組成：構架（如圖1中序號1所示）、系懸掛裝置（2）、二系懸掛裝置（3）、牽引裝置（4）、基礎制動裝置（5）、齒輪減速箱（6）、聯軸節（7）、牽引電動機（8）等。

1.2 地鐵轉向架的作用

轉向架對車輛行駛中不平順的線路有著緩和對車輛沖擊的作用，為車輛運行提供更好的安全性以及平穩性；利用車輛下面的輪軌之間的黏貼作用，對車輛牽引力和制動力起到傳遞的作用；將車體與輪軌之間的載荷進行傳遞，實現將車輛軸重的載荷平均分配，主要起到支撐車體的作用[1]。總體來說，是實現車輛軸重轉移的效果，對車輛在直線上有著較好的穩定性以及在曲線有著較好的通過能力，對車輛運行的安全、穩定有著重大的作用。

2 地鐵車輛運行供電方式以及牽引電動機的作用力

2.1 地鐵車輛運行的供電方式

牽引電動機是地鐵車輛的主要組成結構，也是牽動地鐵車輛運行的主要部件，通過通電工作來帶動地鐵車輛的運行，在地鐵車輛運行中的供電方式主要分為兩種[2]。三軌供電方式，顧名思義是采用第三條軌道對車輛進行供電，正常地鐵車輛運行只需兩條軌道線路的支撐，而第三條軌道線路可以應用在兩輛軌道線路之外或之間的位置，通過車輛的受電靴來傳輸電能實現為車輛供電的作用；觸網供電方式，有很多城市的公交車采用的是受電弓受電的方式來實現為車輛供電，地鐵觸網供電方式也類似這種供電方式，同樣也是通過受電弓接觸布置的輸電網來完成地鐵車輛的供電，不同的是地鐵車輛供電的電壓要小很多。

2.2 地鐵車輛運行牽引電動機的作用力

根據對地鐵車輛運行的情況，大致可將牽引電動機的作用力分為兩種形式。輪對前置時，N1作用在輪對，并且，在N1的作用力下輪對產生一個與N1相等的反向力矩N1作用在牽引機的齒輪箱上，同時，作用在小輪上的力矩為N2，且N2與N1作用力的方向是相同的，如設齒輪箱的減速比為r的話，那么N2=N1/r=N1/r，可得作用在齒輪箱上的總力矩N為：

N=N1+N2=（1+r）N2（如圖2所示）

地鐵車輛運行中，輪對需要兩個支撐點也就是圖1中的Y1和Y2，輪對前置時產生的Y1是架上的作用力，是通過懸吊桿時施加給架構的架上作用力，而Y2是輪軸上的作用力，是為輪軸減輕荷載的作用力。

另外一種是輪對后置時的形式，作用在齒輪箱上的作用力與輪對前置形式的作用力相同，計算方式為：

N=N1+N2=（1+r）N2

而且作用力的方向與大小都相同，唯獨不同的是兩個支撐點的作用力與輪對前置時兩個支撐點的作用力相反，Y1是通過懸吊桿時施加在架構的一個上頂的作用力，而Y2則是增加車軸荷載的作用力[3]。

3 地鐵車輛軸重轉移的計算方式

根據地鐵運行情況的不同，軸重轉移的計算主要分為牽引機直接作用在列車的車軸上而產生的軸重變化、兩轉向架間軸重轉移、轉向架內部軸重轉移等三種軸重轉移的形式。前者的運轉方式以及作用力在本文第二部分大致闡明，總的來說就是Y1使得車軸實現荷載的減輕和增加[4]。

3.1 兩轉向架間的軸重轉移

在地鐵車輛運行的過程中，如果牽引力和阻力的高度不同，就會采用這種方式實現軸重轉移。該軸重轉移的基本原理是實現前面的轉向架荷載減輕，而后面的轉向架荷載增加，以此來實現軸重轉移的效果。

地鐵車輛運行過程中，車體的受力情況主要由二系彈簧來對車體的作用力產生的變化量，圖3為車體具體受力原理圖（如圖3所示），根據輪對產生的力矩情況可算出二系彈簧對車體的變化量為：

M==（M為二系彈簧對車體的變化量）

在變化量M對車輛每個車軸產生的荷載變化如上述所說前面的轉向架軸1和軸2屬荷載減輕，其軸重轉移的變量值為M1，向后的轉向架軸3和軸4屬荷載增加，其軸重轉移的變量值為M2，且M1與M2變量值相等，其計算方式為：

M1=M2==

3.2 轉向架內部的軸重轉移

與兩轉向架間的軸重轉移運行的環境一樣，都是在車輛的牽引力和阻力不同的環境下計算的形式，但不同的是該模式是將減輕荷載和增加荷載作用在一個轉向架上，有轉向架內部的前輪和后輪實現減載和增載的效果[5]。

在車輛運行的過程中，牽引電動機會對構架形成作用力，分為牽引力和阻力。牽引力是作用在軸箱上，而阻力是作用在牽引梢上，設該過程的牽引力為N、阻力為N1，一系彈簧在支撐過程出現的反作用力為F，牽引電動機的反作用力力矩為P，車輛齒輪箱懸吊桿軸重轉移時產生的作用力為Y。（如圖4所示）那么，根據力矩的平衡原理，可以推出構架的作用力為：

=0 導出 P=—Y

通過圖4可以看出，該種軸重轉移計算的形式下，雖然前后轉向架的軸重轉移都分開計算，但是，前后轉向架的荷載轉移情況卻相同，前面的轉向架的1輪是對減輕荷載P，2輪是對增加荷載P；同樣，后面的轉向架的3輪是對減輕荷載P，4輪是增加荷載P。

通過上述對地鐵車輛軸重轉移分析可得，地鐵車輛的軸重轉移與車輛運行中的牽動力和制動力有著直接的聯系，并且，根據牽動力和制動力作用在軸箱上的變量值可以推算出軸重轉移的荷載值。軸重轉移與牽引力和制動力的變量值成正比，作用力大時轉移的荷載值也大，相反作用力小時轉移的荷載值也隨之變小，如果沒有發生作用力時則不會發生荷載值的轉移[6]。另外，從上述軸重轉移荷載值的計算公式可以得出，地鐵車輛的軸重轉移與車輛齒輪箱的減速比、軸距、力矩等有著直接的聯系。

4 結語

本文主要針對于地鐵車輛軸重轉移進行了具體的分析和研究，通過本文的探討，我們了解到，在進行地鐵車輛軸重轉移的研究中，需要根據實際情況，運用有效的分析方法，進而才能夠不斷的促進地鐵車輛的正常運行。

參考文獻

[1] 王玨，李治.機車軸重轉移的動力學仿真[J].電力機車與城軌車輛，2011（2）.

[2] 吳安偉，羅赟.牽引裝置對3B0軸懸式機車軸重轉移的影響[J].內燃機車，2012（2）.

[3] 徐景秋，周書芹.車軸重轉移的電氣補償[J].機車電傳動，2011（2）.

[4] 陳成元，肖開慶.空心軸架懸式機車的軸重轉移計算[J].鐵道學報，2012（S1）.

[5] 龔積球，陳惠良，張肅，等.車軸重轉移的試驗研究[J].鐵道學報，2011（3）.

[6] 郭吉坦.軸重轉移和理想牽引高度計算的通用方程及程序實現[J].大連鐵道學院學報，2011（2）.endprint

摘 要：伴隨著我國社會經濟的不斷發展，也相應的促進了我國地鐵行業的發展，本文主要針對于地鐵車輛軸重轉移進行了具體的分析和研究，希望通過本文的探討，能夠為相關方面的研究提供理論性的參考。

關鍵詞：地鐵 車輛 軸重轉移

中圖分類號：U264.+47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0108-02

在對地鐵車輛軸重轉移分析的過程中，需要對地鐵轉向架的組成及其作用了解，并且對地鐵車輛的運行供電方式進行研究，才能夠對地鐵車輛軸重轉移研究的具體和細致，下面進行具體的探討。

1 地鐵轉向架的組成及其作用

1.1 地鐵轉向架的組成

地鐵在我國很多城市用以投入使用，為人們的生活、工作帶來更方便的交通，而且交通速度之快為人們節省更多的路途時間。地鐵轉向架是地鐵的重要組成部分，轉向架主要由集中結構組成：構架（如圖1中序號1所示）、系懸掛裝置（2）、二系懸掛裝置（3）、牽引裝置（4）、基礎制動裝置（5）、齒輪減速箱（6）、聯軸節（7）、牽引電動機（8）等。

1.2 地鐵轉向架的作用

轉向架對車輛行駛中不平順的線路有著緩和對車輛沖擊的作用，為車輛運行提供更好的安全性以及平穩性；利用車輛下面的輪軌之間的黏貼作用，對車輛牽引力和制動力起到傳遞的作用；將車體與輪軌之間的載荷進行傳遞，實現將車輛軸重的載荷平均分配，主要起到支撐車體的作用[1]。總體來說，是實現車輛軸重轉移的效果，對車輛在直線上有著較好的穩定性以及在曲線有著較好的通過能力，對車輛運行的安全、穩定有著重大的作用。

2 地鐵車輛運行供電方式以及牽引電動機的作用力

2.1 地鐵車輛運行的供電方式

牽引電動機是地鐵車輛的主要組成結構，也是牽動地鐵車輛運行的主要部件，通過通電工作來帶動地鐵車輛的運行，在地鐵車輛運行中的供電方式主要分為兩種[2]。三軌供電方式，顧名思義是采用第三條軌道對車輛進行供電，正常地鐵車輛運行只需兩條軌道線路的支撐，而第三條軌道線路可以應用在兩輛軌道線路之外或之間的位置，通過車輛的受電靴來傳輸電能實現為車輛供電的作用；觸網供電方式，有很多城市的公交車采用的是受電弓受電的方式來實現為車輛供電，地鐵觸網供電方式也類似這種供電方式，同樣也是通過受電弓接觸布置的輸電網來完成地鐵車輛的供電，不同的是地鐵車輛供電的電壓要小很多。

2.2 地鐵車輛運行牽引電動機的作用力

根據對地鐵車輛運行的情況，大致可將牽引電動機的作用力分為兩種形式。輪對前置時，N1作用在輪對，并且，在N1的作用力下輪對產生一個與N1相等的反向力矩N1作用在牽引機的齒輪箱上，同時，作用在小輪上的力矩為N2，且N2與N1作用力的方向是相同的，如設齒輪箱的減速比為r的話，那么N2=N1/r=N1/r，可得作用在齒輪箱上的總力矩N為：

N=N1+N2=（1+r）N2（如圖2所示）

地鐵車輛運行中，輪對需要兩個支撐點也就是圖1中的Y1和Y2，輪對前置時產生的Y1是架上的作用力，是通過懸吊桿時施加給架構的架上作用力，而Y2是輪軸上的作用力，是為輪軸減輕荷載的作用力。

另外一種是輪對后置時的形式，作用在齒輪箱上的作用力與輪對前置形式的作用力相同，計算方式為：

N=N1+N2=（1+r）N2

而且作用力的方向與大小都相同，唯獨不同的是兩個支撐點的作用力與輪對前置時兩個支撐點的作用力相反，Y1是通過懸吊桿時施加在架構的一個上頂的作用力，而Y2則是增加車軸荷載的作用力[3]。

3 地鐵車輛軸重轉移的計算方式

根據地鐵運行情況的不同，軸重轉移的計算主要分為牽引機直接作用在列車的車軸上而產生的軸重變化、兩轉向架間軸重轉移、轉向架內部軸重轉移等三種軸重轉移的形式。前者的運轉方式以及作用力在本文第二部分大致闡明，總的來說就是Y1使得車軸實現荷載的減輕和增加[4]。

3.1 兩轉向架間的軸重轉移

在地鐵車輛運行的過程中，如果牽引力和阻力的高度不同，就會采用這種方式實現軸重轉移。該軸重轉移的基本原理是實現前面的轉向架荷載減輕，而后面的轉向架荷載增加，以此來實現軸重轉移的效果。

地鐵車輛運行過程中，車體的受力情況主要由二系彈簧來對車體的作用力產生的變化量，圖3為車體具體受力原理圖（如圖3所示），根據輪對產生的力矩情況可算出二系彈簧對車體的變化量為：

M==（M為二系彈簧對車體的變化量）

在變化量M對車輛每個車軸產生的荷載變化如上述所說前面的轉向架軸1和軸2屬荷載減輕，其軸重轉移的變量值為M1，向后的轉向架軸3和軸4屬荷載增加，其軸重轉移的變量值為M2，且M1與M2變量值相等，其計算方式為：

M1=M2==

3.2 轉向架內部的軸重轉移

與兩轉向架間的軸重轉移運行的環境一樣，都是在車輛的牽引力和阻力不同的環境下計算的形式，但不同的是該模式是將減輕荷載和增加荷載作用在一個轉向架上，有轉向架內部的前輪和后輪實現減載和增載的效果[5]。

在車輛運行的過程中，牽引電動機會對構架形成作用力，分為牽引力和阻力。牽引力是作用在軸箱上，而阻力是作用在牽引梢上，設該過程的牽引力為N、阻力為N1，一系彈簧在支撐過程出現的反作用力為F，牽引電動機的反作用力力矩為P，車輛齒輪箱懸吊桿軸重轉移時產生的作用力為Y。（如圖4所示）那么，根據力矩的平衡原理，可以推出構架的作用力為：

=0 導出 P=—Y

通過圖4可以看出，該種軸重轉移計算的形式下，雖然前后轉向架的軸重轉移都分開計算，但是，前后轉向架的荷載轉移情況卻相同，前面的轉向架的1輪是對減輕荷載P，2輪是對增加荷載P；同樣，后面的轉向架的3輪是對減輕荷載P，4輪是增加荷載P。

通過上述對地鐵車輛軸重轉移分析可得，地鐵車輛的軸重轉移與車輛運行中的牽動力和制動力有著直接的聯系，并且，根據牽動力和制動力作用在軸箱上的變量值可以推算出軸重轉移的荷載值。軸重轉移與牽引力和制動力的變量值成正比，作用力大時轉移的荷載值也大，相反作用力小時轉移的荷載值也隨之變小，如果沒有發生作用力時則不會發生荷載值的轉移[6]。另外，從上述軸重轉移荷載值的計算公式可以得出，地鐵車輛的軸重轉移與車輛齒輪箱的減速比、軸距、力矩等有著直接的聯系。

4 結語

本文主要針對于地鐵車輛軸重轉移進行了具體的分析和研究，通過本文的探討，我們了解到，在進行地鐵車輛軸重轉移的研究中，需要根據實際情況，運用有效的分析方法，進而才能夠不斷的促進地鐵車輛的正常運行。

參考文獻

[1] 王玨，李治.機車軸重轉移的動力學仿真[J].電力機車與城軌車輛，2011（2）.

[2] 吳安偉，羅赟.牽引裝置對3B0軸懸式機車軸重轉移的影響[J].內燃機車，2012（2）.

[3] 徐景秋，周書芹.車軸重轉移的電氣補償[J].機車電傳動，2011（2）.

[4] 陳成元，肖開慶.空心軸架懸式機車的軸重轉移計算[J].鐵道學報，2012（S1）.

[5] 龔積球，陳惠良，張肅，等.車軸重轉移的試驗研究[J].鐵道學報，2011（3）.

[6] 郭吉坦.軸重轉移和理想牽引高度計算的通用方程及程序實現[J].大連鐵道學院學報，2011（2）.endprint

摘 要：伴隨著我國社會經濟的不斷發展，也相應的促進了我國地鐵行業的發展，本文主要針對于地鐵車輛軸重轉移進行了具體的分析和研究，希望通過本文的探討，能夠為相關方面的研究提供理論性的參考。

關鍵詞：地鐵 車輛 軸重轉移

中圖分類號：U264.+47 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（a）-0108-02

在對地鐵車輛軸重轉移分析的過程中，需要對地鐵轉向架的組成及其作用了解，并且對地鐵車輛的運行供電方式進行研究，才能夠對地鐵車輛軸重轉移研究的具體和細致，下面進行具體的探討。

1 地鐵轉向架的組成及其作用

1.1 地鐵轉向架的組成

地鐵在我國很多城市用以投入使用，為人們的生活、工作帶來更方便的交通，而且交通速度之快為人們節省更多的路途時間。地鐵轉向架是地鐵的重要組成部分，轉向架主要由集中結構組成：構架（如圖1中序號1所示）、系懸掛裝置（2）、二系懸掛裝置（3）、牽引裝置（4）、基礎制動裝置（5）、齒輪減速箱（6）、聯軸節（7）、牽引電動機（8）等。

1.2 地鐵轉向架的作用

轉向架對車輛行駛中不平順的線路有著緩和對車輛沖擊的作用，為車輛運行提供更好的安全性以及平穩性；利用車輛下面的輪軌之間的黏貼作用，對車輛牽引力和制動力起到傳遞的作用；將車體與輪軌之間的載荷進行傳遞，實現將車輛軸重的載荷平均分配，主要起到支撐車體的作用[1]。總體來說，是實現車輛軸重轉移的效果，對車輛在直線上有著較好的穩定性以及在曲線有著較好的通過能力，對車輛運行的安全、穩定有著重大的作用。

2 地鐵車輛運行供電方式以及牽引電動機的作用力

2.1 地鐵車輛運行的供電方式

牽引電動機是地鐵車輛的主要組成結構，也是牽動地鐵車輛運行的主要部件，通過通電工作來帶動地鐵車輛的運行，在地鐵車輛運行中的供電方式主要分為兩種[2]。三軌供電方式，顧名思義是采用第三條軌道對車輛進行供電，正常地鐵車輛運行只需兩條軌道線路的支撐，而第三條軌道線路可以應用在兩輛軌道線路之外或之間的位置，通過車輛的受電靴來傳輸電能實現為車輛供電的作用；觸網供電方式，有很多城市的公交車采用的是受電弓受電的方式來實現為車輛供電，地鐵觸網供電方式也類似這種供電方式，同樣也是通過受電弓接觸布置的輸電網來完成地鐵車輛的供電，不同的是地鐵車輛供電的電壓要小很多。

2.2 地鐵車輛運行牽引電動機的作用力

根據對地鐵車輛運行的情況，大致可將牽引電動機的作用力分為兩種形式。輪對前置時，N1作用在輪對，并且，在N1的作用力下輪對產生一個與N1相等的反向力矩N1作用在牽引機的齒輪箱上，同時，作用在小輪上的力矩為N2，且N2與N1作用力的方向是相同的，如設齒輪箱的減速比為r的話，那么N2=N1/r=N1/r，可得作用在齒輪箱上的總力矩N為：

N=N1+N2=（1+r）N2（如圖2所示）

地鐵車輛運行中，輪對需要兩個支撐點也就是圖1中的Y1和Y2，輪對前置時產生的Y1是架上的作用力，是通過懸吊桿時施加給架構的架上作用力，而Y2是輪軸上的作用力，是為輪軸減輕荷載的作用力。

另外一種是輪對后置時的形式，作用在齒輪箱上的作用力與輪對前置形式的作用力相同，計算方式為：

N=N1+N2=（1+r）N2

而且作用力的方向與大小都相同，唯獨不同的是兩個支撐點的作用力與輪對前置時兩個支撐點的作用力相反，Y1是通過懸吊桿時施加在架構的一個上頂的作用力，而Y2則是增加車軸荷載的作用力[3]。

3 地鐵車輛軸重轉移的計算方式

根據地鐵運行情況的不同，軸重轉移的計算主要分為牽引機直接作用在列車的車軸上而產生的軸重變化、兩轉向架間軸重轉移、轉向架內部軸重轉移等三種軸重轉移的形式。前者的運轉方式以及作用力在本文第二部分大致闡明，總的來說就是Y1使得車軸實現荷載的減輕和增加[4]。

3.1 兩轉向架間的軸重轉移

在地鐵車輛運行的過程中，如果牽引力和阻力的高度不同，就會采用這種方式實現軸重轉移。該軸重轉移的基本原理是實現前面的轉向架荷載減輕，而后面的轉向架荷載增加，以此來實現軸重轉移的效果。

地鐵車輛運行過程中，車體的受力情況主要由二系彈簧來對車體的作用力產生的變化量，圖3為車體具體受力原理圖（如圖3所示），根據輪對產生的力矩情況可算出二系彈簧對車體的變化量為：

M==（M為二系彈簧對車體的變化量）

在變化量M對車輛每個車軸產生的荷載變化如上述所說前面的轉向架軸1和軸2屬荷載減輕，其軸重轉移的變量值為M1，向后的轉向架軸3和軸4屬荷載增加，其軸重轉移的變量值為M2，且M1與M2變量值相等，其計算方式為：

M1=M2==

3.2 轉向架內部的軸重轉移

與兩轉向架間的軸重轉移運行的環境一樣，都是在車輛的牽引力和阻力不同的環境下計算的形式，但不同的是該模式是將減輕荷載和增加荷載作用在一個轉向架上，有轉向架內部的前輪和后輪實現減載和增載的效果[5]。

在車輛運行的過程中，牽引電動機會對構架形成作用力，分為牽引力和阻力。牽引力是作用在軸箱上，而阻力是作用在牽引梢上，設該過程的牽引力為N、阻力為N1，一系彈簧在支撐過程出現的反作用力為F，牽引電動機的反作用力力矩為P，車輛齒輪箱懸吊桿軸重轉移時產生的作用力為Y。（如圖4所示）那么，根據力矩的平衡原理，可以推出構架的作用力為：

=0 導出 P=—Y

通過圖4可以看出，該種軸重轉移計算的形式下，雖然前后轉向架的軸重轉移都分開計算，但是，前后轉向架的荷載轉移情況卻相同，前面的轉向架的1輪是對減輕荷載P，2輪是對增加荷載P；同樣，后面的轉向架的3輪是對減輕荷載P，4輪是增加荷載P。

通過上述對地鐵車輛軸重轉移分析可得，地鐵車輛的軸重轉移與車輛運行中的牽動力和制動力有著直接的聯系，并且，根據牽動力和制動力作用在軸箱上的變量值可以推算出軸重轉移的荷載值。軸重轉移與牽引力和制動力的變量值成正比，作用力大時轉移的荷載值也大，相反作用力小時轉移的荷載值也隨之變小，如果沒有發生作用力時則不會發生荷載值的轉移[6]。另外，從上述軸重轉移荷載值的計算公式可以得出，地鐵車輛的軸重轉移與車輛齒輪箱的減速比、軸距、力矩等有著直接的聯系。

4 結語

本文主要針對于地鐵車輛軸重轉移進行了具體的分析和研究，通過本文的探討，我們了解到，在進行地鐵車輛軸重轉移的研究中，需要根據實際情況，運用有效的分析方法，進而才能夠不斷的促進地鐵車輛的正常運行。

參考文獻

[1] 王玨，李治.機車軸重轉移的動力學仿真[J].電力機車與城軌車輛，2011（2）.

[2] 吳安偉，羅赟.牽引裝置對3B0軸懸式機車軸重轉移的影響[J].內燃機車，2012（2）.

[3] 徐景秋，周書芹.車軸重轉移的電氣補償[J].機車電傳動，2011（2）.

[4] 陳成元，肖開慶.空心軸架懸式機車的軸重轉移計算[J].鐵道學報，2012（S1）.

[5] 龔積球，陳惠良，張肅，等.車軸重轉移的試驗研究[J].鐵道學報，2011（3）.

[6] 郭吉坦.軸重轉移和理想牽引高度計算的通用方程及程序實現[J].大連鐵道學院學報，2011（2）.endprint