淺說空氣彈簧在鐵路客車上的應用

摘 要：本文介紹了彈簧的主要種類、空氣彈簧的應用類型使廣大讀者了解新型空氣彈簧都在哪些車輛上使用。

關鍵詞：空氣彈簧;應用類型;應用

鐵路客車能夠在鐵路線路上平穩運行，緩沖裝置起到了巨大作用，尤其在垂直方向上，因為轉向架彈簧的緩沖減振作用，才保證列車運行的平穩舒適。

1 我國鐵道車輛使用的彈簧

解放初期，大部分車輛使用疊板彈簧（鐵道車輛使用的雙面疊板彈簧稱為橢圓彈簧）。這種彈簧既起緩沖作用又起減振作用，所以不需要其他減振器。但是，其缺點也很突出：自重大、緩沖性能和減振性能隨著運營時間的延長而急劇降低、檢修分解困難。故1957年以后（從202型客車轉向架開始），逐漸將疊板彈簧淘汰。

由于疊板彈簧性能差，我國開始采用了金屬螺旋圓彈簧加減振器來取代，至今也沿用在一些鐵路車輛上。

客車用金屬螺旋圓彈簧材質一般為60Si2Mn和60Si2CrVA彈簧鋼，其熱處理時淬透性高，表面質量好，疲勞強度高，其價格相對較低。但金屬螺旋圓彈簧無減振作用，必須加減振器，且其橫向剛度不足，故對于我國準高速客車和高速列車不適用，只適用于運行速度較低的普通客車（如圖1）。

2 空氣彈簧的使用

我國鐵道車輛于1959年起開始使用空氣彈簧，當時采用雙曲囊式空氣彈簧，其制造工藝簡單、使用壽命長。但是剛度大、振動頻率高，現在鐵道車輛已經不再使用。

1966年我國鐵道車輛開始使用約束膜式空氣彈簧（如圖2）它由內筒、外筒及膠囊等組成。其優點是彈簧剛度小、振動頻率低、彈性特性曲線容易控制。缺點是膠囊工作狀況比較復雜，使得其耐久性比較差。

1968年研制出自由膜式空氣彈簧由長春客車廠（現為中車長春客車股份有限公司）為地鐵車輛設計采用，至今仍在使用。因橡膠囊磨耗低、使用壽命長、自重輕、安裝高度低可明顯降低車輛地板面距軌面高度，且其彈性特性可通過上蓋板包角的改變而加以調整，使彈簧具有良好負載特性。故在準高速及高速客車上也廣泛使用。

二十世紀90年代以后，尤其在1997年第一次大提速以來，空氣彈簧在鐵路客車上得到空前應用。首先廣深線25Z準高速客車上使用了SF550型空氣彈簧（如圖3），采用橡膠堆彈性定位系統和可變阻尼節流閥，從而降低空氣彈簧的垂向和橫向剛度。但是由于它采用螺釘緊固密封結構，組裝及檢修不方便，且自重大，所以后來開發出SYS550A型空氣彈簧（如圖4），其密封方式上采用全自動密封結構，自重輕（只有65kg）。

在第一次大提速中，長春客車廠根據英國BT10轉向架開發的CW-2系列準高速客車轉向架則采用SYS600A型空氣彈簧（如圖5）。其高度低，支承座和橡膠堆為分離式，安裝方便，只要更換不同高度橡膠堆即可適應各型轉向架。這種空氣彈簧在長客廠的各型客車上得到大量使用。

隨著高速公路和航空業的飛躍發展，鐵路又面臨巨大的競爭。為提高在交通運輸業的有力競爭地位，鐵路客車不得不進一步提速，這樣就需要性能更為先進的空氣彈簧，因此三廠一所聯合研制開發了適用于高速客車轉向架的SYS600F、SYS600G等型的空氣彈簧。其結構基本相同，只是因為各廠設計的轉向架不同故有不同的剛度要求，使得上蓋外形設計不同。

在后來研制的高速動車組則采用了膠囊直徑更大的空氣彈簧。這類空氣彈簧采用高度更高一些的錐形橡膠，更加顯著降低空氣彈簧的垂向和橫向剛度，使高速動車組能以較高的速度平穩安全運行。

3 結束語

隨著“復興號”高速動車組的全面安全運行，標志著鐵路客車350公里/小時的高速化時代的真正到來。同時我國地鐵車組也已經進入快速發展階段。這樣就需要性能更好、適合不同車輛使用的多類型空氣彈簧，市場需求的擴大為空氣彈簧的研制、開發提供了更為廣闊的空間。

作者簡介：孫志才（1965-），男，遼寧丹東人，本科，教授，研究方向：鐵道車輛運用及檢修。