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动车组转向架空气弹簧气囊裂纹原因分析陈禹昕发布时间：2021-10-29T04:16:07.910Z 来源：《中国科技人才》2021年第20期作者：陈禹昕[导读] 为了进一步改善和提高乘务员的舒适度，保证动车组在高速公路上运行时的安全稳定性，就必须改善动车组的转向架和动力学性能。
中车长春轨道客车股份有限公司摘要：为了进一步改善和提高乘务员的舒适度，保证动车组在高速公路上运行时的安全稳定性，就必须改善动车组的转向架和动力学性能。
空气弹簧是作为直接影响转向架的动力学和机械性能的关健零件，空气弹簧也有着十分重要的功能。
因此需要针对空气弹簧常见故障，分析各故障产生的原因，给出处理措施，并评估各故障对列车运行品质的影响，希望能对后续的动车组用空气弹簧的检修、维护、设计和制造提供参考。
关键词：转向架空气弹簧气囊裂纹引言转向架与车体连接时，空气弹簧的表面应与车身的压缩垫结合。
空气弹簧的空气弹簧进气口应为气闸轴，车身的牵引杆垫为隔离孔。
在装配转向弹簧及其牵引杆弹簧的空气弹簧表面时缓冲垫，在两侧的定位销最初定向后，安装空气弹簧和牵引杆垫时，空气轴和气孔之间会产生摩擦，这将导致空气弹簧喷嘴入口的冲击和划伤，并影响气密性。
空气弹簧具有高度可调、空重车自振频率恒定、横向刚度低、自带阻尼、吸收高频振动等特点，是高速动车组转向架的关键技术之一。
但由于空气弹簧悬挂系统气密性要求严格，其在高速动车组的长期运营中易发生泄漏等故障。
1空气弹簧的结构分类及工作原理1.1空气弹簧的结构分类空气弹簧一般可以从结构上细分为两种胶囊弹簧和薄膜弹簧。
气泡空气弹簧可以细分为一条曲线，气囊双曲线多空气弹簧，制造过程和工艺简单，使用寿命长，然而，它具有良好的机械刚度和较高的振动频率，因此目前主要应用于汽车。
膜式空气空气弹簧大致可分为受限膜片空气弹簧和自由膜片空气弹簧。
内、外圆柱膜片弹簧中的橡胶膜。
其主要特点之一是结构刚度小，振动频率低。
它可以很容易地控制瓶盖的形状和弹性。
使用维护高速动车组空气弹簧动力学特性及其故障模式刘志贺(上海中车艾森迪海洋装备有限公司，上海201306)摘要:在我国高速铁路发展的过程中，动车的使用原来越广泛，其使用的安全性成为了当前中国铁路致力研究的问题。
在研究的过程中，空气弹簧悬挂系统成为了主要研究的装置之一，能够有效提高动车组的动力学性能，但是在应用中也显示出了一些问题。
据此，主要对其特性及故障模式下的运行展开探讨。
关键词:高速动车；空气弹簧动力学；故障模式随着我国经济的发展，高速铁路网日益的密集对高速列车运营的质量提出了更加严格的要求，人们出行次数的增加也对高速列车的舒适感提出了更高的要求。
在高速动车的运行装置中，在悬挂系统中应用空气弹簧能够有效提升动车运行的安全性和舒适性,研究其故障模式有利于进一步提升高速动车组的可靠性。
1高速动车组空气弹簧动力学特性空气弹簧是一种有弹性作用的非金属弹簧，它的弹性主要是通过在橡胶气囊里空气的可压缩性来实现的。
其应用在动车组的悬挂系统中，很大程度上提高了动车运行的质量,在实际使用中显示出了以下特性:(1)高度调整阀对空气弹簧进行充气和排气的工作，维持空气弹簧在工作时一定的高度，能够使高速动车组不管在什么载荷情况下都能保持车体和轨道面一定的距离。
(2)由于空气弹簧的垂向柔性较大，因此能够使高速动车的二系悬挂系统保持较低的固有频率，空气弹簧的作用类似于低通滤波器,能够隔离转向架较高频率的振动。
(3怪气弹簧具有垂向刚度,能够在载荷增加的时候也随之增加，帮助高速动车组在不同载荷的情况下都保持固有的频率，从而提升动车组的动力学性能。
(4：)空气弹簧的振动是以气体作为媒介的，气体对高频振动的吸收效果较好個此能减小动车运行的噪音，保证乘客乘坐动车的舒适感。
(5)空气弹簧在和附加空气室交换气体时产生的阻力能够在一定情况下代替垂向液压减振器，能够节省动车的结构空间，降低制造成本。
(6怪气弹簧X较低的水平刚度，保证了较大的横移量，因此在高速动车组的转向架中，可以取消摇动台装置,简化转向架的结构，减轻车辆自身的重量。
CRH380BG型动车组空气弹簧故障分析与处置发表时间：2019-06-21T11:53:17.777Z 来源：《科学与技术》2019年第03期作者：田光[导读] 本文介绍了CRH380BG型动车组空气弹簧故障，希望为广大同行业提供参考和借鉴武汉高速铁路职业技能训练段湖北武汉 430000摘要：2016年12月29日7时04分，某铁路局配属的某CRH380BG动车组担当某次交路，司机报告运行中因HMI屏报00车故障代码174F（转向架2空气弹簧压力低），限速160km/h行至某站临时停车处理。
7时24分，列车某站停车，经处置无效继续限速160km/h运行，7时52分开车，途中停车28分钟。
影响本列及多车次列车晚点。
经查，认定故障原因为外界水份进入管路遇冷冻结，将00车2位转向架高度调整阀供风管路和防扎头紧急排风阀堵塞所致。
12月30日，另一辆CRH380BG动车组担当后续循环交路运行。
关键词：冻结；高度调整阀；紧急排风阀；供风管路；堵塞1故障概况12月29日, 某铁路局配属的某CRH380BG动车组担当某次交路（00车主控）。
6时57分，司机通知随车机械师HMI屏显示00车报故障代码174F（转向架2空气弹簧压力低），随车机械师接到信息立即赶到司机室确认故障，并启动应急指挥系统。
7时02分，某动车段应急指挥人员了解情况后，申请列车限速160km/h运行至前方站停车处理，要求随车机械师对00车2位转向架运行状态进行重点监控，运行状态良好。
7时04分，司机向调度员报告列车故障情况。
7时24分，列车站内停车，应急指挥人员要求随车机械师依据调度命令下车检查，00车2位转向架左右两侧空气弹簧处于无风状态，空气弹簧外观无破损情况；检查2位转向架主高度调整阀阀杆处于倾斜充风位置，主高度调整阀无充风声音；反复使用热水对主高度调整阀进行除冻处理，故障未消除。
应急指挥人员根据故障情况，为减少故障对运输秩序的影响，决定列车维持运行至前方站更换车体。
380B定职题库第二批1、污物箱加热装置在温度高于时停止工作。
污物箱加热装置在温度低于开始工作。
——[单选题]A 7.5°C ，3°CB 5°C ，0°CC 10°C ，0°CD 25°C ，3°C正确答案：A2、CRH380B型动车组制动初速为350km/h时，纯空气紧急制动距离不大于。
——[单选题]A 6000mB 6500mC 5000mD 5500m正确答案：B3、CRH380B型动车组每个牵引单元由一台、两台和个牵引电机组成。
——[单选题]A 变压器变流器 4B 变流器变压器 8C 变流器变压器 4D 变压器变流器 8正确答案：D4、CRH380B动车组构架组成为：。
——[单选题]A 口型焊接构架B H型铸造构架C H型焊接构架D 口型铸造构架正确答案：C5、CRH380B动车组车轴车轴中心孔大小为：。
——[单选题]A φ30mmB φ20mmC φ40mmD φ50mm正确答案：A6、CRH380B动车组车轮为。
——[单选题]A 轮径φ840mm，LM磨耗型踏面B 轮径φ860mm，LN磨耗型踏面C 轮径φ960mm，S1006CN磨耗型踏面D 轮径φ920mm，S1002CN磨耗型踏面正确答案：D7、CRH380B动车组齿轮箱组成为。
——[单选题]A 弗兰德2.7931传动比齿轮箱B 福伊特2.7931传动比齿轮箱C 弗兰德/福伊特2.429传动比齿轮箱D 弗兰德/福伊特2.7931传动比齿轮箱正确答案：C8、 CRH380B动车组转向架轴箱轴承为。
——[单选题]A FAG02版轴承B FAG09版轴承C FAG06版轴承D FAG08版轴承正确答案：B9、CRH380B动车组轴箱体及端盖为。
——[单选题]A 分体式轴箱体，采用球墨铸铁材质B 分体式轴箱体，采用铸钢材质，与CRH3C相同C 与CRH380BL相同D 统型轴箱体正确答案：D10、CRH380B动车组轴箱转臂及定位节点为。
有关高速动车组空气弹簧悬挂系统安全风险的几点思考摘要：本文采用故障类型及影响分析（FMECA）和故障树分析法（FTA）这两种方法对空气弹簧悬挂系统的安全风险检测，识别出空气弹簧悬挂系统中存在的问题，找出出现问题的根本原因，然后制定有效的预防措施来对产生的问题进行预防或隐患排查，从而保证空气弹簧悬挂安全系统充分发挥出其作用，将安全风险系数降到最低，确保动车更加安全、平稳的运行。
关键词：高速动车组；空气弹簧悬挂系统；风险分析；控制措施1概述动车组空气弹簧悬挂系统能够让动车组车体更加平稳、舒适和安全。
当前，针对动车的风险分析已经成为国内外铁道运输安全管理的重要关注问题。
在对风险进行分析时，都会采用故障类型及影响分析（FMECA）和故障树分析法（FTA）等系统性方法来进行安全检查，尤其是对空气弹簧悬挂系统的安全风险检测，都会借助这些方法来识别出空气弹簧悬挂系统中存在的问题，对动车的运行安全进行风险分析，找出出现问题的根本原因，然后制定有效的预防措施来对产生的问题进行预防或隐患排查，从而保证空气弹簧悬挂安全系统充分发挥出其作用，将安全风险系数降到最低，确保动车更加安全、平稳的运行。
在高速动车的安全管理中，通过采取安全关口前移、事先预防替代事后处理等措施来对空气弹簧悬挂系统存在的风险进行有效控制，而且这种方法在当前国内外的铁路运输行业中应用广泛。
2 基于FMECA和FTA 的高速动车组空气弹簧悬挂系统安全风险分析FMECA方法能够有效分析空气弹簧悬挂系统存在的安全隐患，同时还能够分析出产生安全隐患的原因及影响大小，尤其是针对局部系统产生的影响，具有很强的针对性。
这种方法还可以存在的某种故障提出最合理的解决方案。
比如说，空气弹簧悬挂系统中的气囊破裂问题，FMECA方法就能够检测出主要原因是由于外部环境撞击导致，想要预防这一问题，就必须提高检修人员的检修频次，同时还要通过内置测试系统来进行气囊检测，这样就能够将气囊破裂问题进行有效控制，降低该问题的发生。
在普通机车车辆中，常常采用弹簧装置来缓冲冲击，使列车平稳运行，从而改善车辆横向运动性能和曲线通过性能。
在高铁迅猛发展的今天，普通机车传统的弹簧装置已经无法满足CRH系列动车组的列车性能要求了，所以采用圆弹簧，橡胶弹簧以及空气弹簧。
圆弹簧和橡胶弹簧常常用于一级悬挂系统中，而空气弹簧则主要应用于二级悬挂系统中。
本文主要介绍的是CRH380BL动车组空气弹簧悬挂装置的分析与改进。
关键词：二系悬挂装置空气弹簧设计改进第1章空气弹簧简介 (1)1.1空气弹簧原理 (1)1.2空气弹簧分类 (1)1.3空气弹簧特点 (2)1.4空气弹簧在CRH380BL的应用 (3)第2章 CRH380BL空气弹簧的结构原理与结构分析 (5)2.1CRH380BL空气弹簧系统的工作原理 (5)2.2空气弹簧系统的结构 (5)2.2.1空气弹簧 (5)2.2.2高度阀 (6)2.2.3差压阀 (8)2.2.4抗测滚扭杆 (8)2.2.5抗蛇行减振器 (11)2.2.6二系横向减振器 (11)2.2.7二系垂向减振器 (12)2.3CRH380BL整体转向架特点 (12)第3章日本空气弹簧系统 (15)3.1日本新干线高速动车组二系悬挂空气弹簧技术 (15)3.1.1抗蛇行减振器 (16)3.1.2半有源悬挂和有源悬挂 (16)第4章CRH380BL空气弹簧的设计改进分析 (17)4.1空气弹簧的支撑方式 (17)4.2垂向减振器方式的选择 (17)4.3空气弹簧气囊大小的选择 (18)4.4存在问题 (20)4.5分析问题 (20)4.6改进方案 (21)参考文献 (23)致谢 (24)第1章空气弹簧简介空气弹簧是一种在可伸缩的密闭容器中充以压缩空气，利用空气可压缩性实现其弹性作用。
空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随载荷增减而变化，弹簧刚度值可以设计得较低，乘坐舒适性好。
但空气弹簧悬架结构复杂、制造成本较高。
1.1空气弹簧原理工作原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的截断面积小于活塞的截断面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动，由于原理上的根本不同，所以气弹簧比普通弹簧有着很显著的优点：速度相对缓慢、动态力变化不大（一般在1∶2以内）、容易控制；缺点是相对体积没有螺旋弹簧小，成本高、使用寿命相对较短。
1.2空气弹簧分类空气弹簧按气囊的结构形式可以分成囊式、膜式和复合式三种。
囊式空气弹簧由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其中的压缩空气组成。
气囊的内层用气密性的橡胶制成，而外层则用耐油橡胶制成。
气囊一般做成如图1所示的两节，但也有单节或三、四节的。
节数越多，弹性越好，但密封性差，节和节之间围有钢制的腰环，使中间部分不致有径向扩张，并防止两节之间相互摩擦。
气囊的上下盖板将气囊密闭。
图1 囊式空气弹簧图如图2膜式空气弹簧的密闭气囊由橡胶膜片和金属压制件组成。
与囊式的相比，其弹性弹性曲线比较理想，因其刚度较囊式较小，车身自然振动频率较低；且尺寸较小，在车上便于布置，故多用于轿车上。
图2 膜式空气弹簧图从结构上看，复合式空气弹簧，是介于囊式和膜式之间的一种型式，它综合了上述两种空气弹簧的优点，具有较低的弹簧刚度，但制造工艺复杂。
空气弹簧的质量比任何弹簧的质量都小，且寿命较长，但高度尺寸较大，适用于在大型车辆上的布置，故近年来在大型客车上，尤其是高档豪华大客车上已经得到广泛的运用。
1.3空气弹簧特点刚度小，当量静挠度大。
空气弹簧能大幅度地增加当量静挠度，可使弹簧悬挂装置设计得很柔软，这样可降低车辆的自振频率。
具有非线性特性。
空气弹簧具有非线性特性，可以根据车辆振动性能的需要，设计成具有比较理想的弹性特性（曲线）。
在平衡位置振动幅度较小时（即正常运行时的振动），刚度较低；若位移过大，刚度显著增加，可限制车体的振动幅度。
刚度随载荷变化。
空气弹簧的刚度随载荷而变化，从而可基本保持空、重车时，车体自振频率几乎相等，使空、重车不同状态的运行平稳性几乎相同。
高度可调节。
空气弹簧和高度调节阀并用时，可使车体在不同静载荷下，保持地板面距轨面的高度基本不变。
可充分利用和横向弹性。
同一空气弹簧可以同时承受三维方向的载荷，利用空气弹簧的横向弹性特性，可以代替传统转向架的摇动台装置，从而简化节，减轻自重。
能产生适宜阻尼。
在空气弹簧本体与附加空气室之间设有适宜的节流孔，可以产生适宜的阻尼，以代替垂向液压减振器。
具有吸振和隔音性能。
空气弹簧具有良好的吸收高频率振动和隔音的性能。
空气弹簧的缺点：结构复杂，附件多，制造成本高，维修检修复杂。
1.4空气弹簧在CRH380BL的应用空气弹簧广泛应用于商业汽车、巴士、轨道车辆、机器设备以及建筑物记作的自调节式空气悬挂。
气弹簧又被称为支撑杆、调角器、气压棒、阻尼器等。
在CRH380BL中所采用的是膜式空气弹簧中的自由膜式空气弹簧。
在膜式空气弹簧中还可以分为约束膜式空气弹簧和自由膜式空气弹簧两种。
约束膜式空气弹簧：在内、外筒将橡胶囊约束在内，如图3所示。
图3 约束膜式空气弹簧图特点：刚度小，振动频率低，可方便地通过调整约束裙（内、外筒）的形状来控制其弹性特性。
但橡胶囊（膜）工作状况复杂，耐久性差。
自由膜式空气弹簧：无内、外约束筒，如图4所示。
图4 自由膜式空气弹簧图特点：无约束膜橡胶囊变形的内、外筒，可减轻橡胶囊的磨耗，提高使用使用寿命；安装高度低，可明显降低车辆地板面距轨面的高度；具有良好的负载特性，其弹簧特性可通过改变上盖板边缘的包角加以调整；重量轻。
根据以上各种空气弹簧的夜店，在现代机车车辆上，自由膜式空气弹簧应用最广泛。
我国引进并合作声场的告诉动车组CRH1、CRH2、CRH3和CRH5所采用的空气弹簧，尽管结构尺寸各不相同，但均属于自由膜式空气弹簧。
另外，空气弹簧的橡胶囊由内、外橡胶层、帘线层和成型钢丝圈组成。
其中：空气弹簧的载荷主要是由帘线承受，而帘线的材质对空气弹簧的耐压性和耐久性起着决定性作用，故采用高强度人造丝，维尼龙或卡普隆作为帘线。
第2章CRH380BL空气弹簧的结构原理与结构分析2.1CRH380BL空气弹簧系统的工作原理一般空气弹簧系统由列车主风管、T形支管、截断塞门、滤尘止回阀、空气弹簧贮风缸、连接软管、高度控制阀、空气弹簧本体、差压阀和附加空气室等组成，空气弹簧系统工作原理(即压力空气传递过程)，如图5所示。
图5 空气弹簧装置工作原理图1--列车主分管；2--空气弹簧截断塞门；3--高度阀截断塞门；4--高度控制阀；5--空气弹簧；6—差压阀；7—附加空气室；8—节流阀压力空气：列车主风管1→高度阀截断塞门3→高度控制阀4→空气弹簧截断塞门2→空气弹簧5→节流阀8→附加空气室7。
空气弹簧系统式转向架构架与枕梁之间的悬挂装置。
空气弹簧系统确保了车体与构架之间的距离保持不变。
2.2空气弹簧系统的结构2.2.1空气弹簧弹簧悬挂装置的性能是影响车辆运行平直的重要因素之一。
空气弹簧能使车辆获得良好的垂向和横向性能。
如图6所示。
空气弹簧由胶囊与橡胶堆组成，胶囊与橡胶堆串联工作，通过对两个部件的优化，可以获得较高的乘坐舒适性。
在正常工况下（充气状态），橡胶堆有助于胶囊适应转向架的转动如果胶囊失效，橡胶堆将独立工作，此时上盖的下表面与橡胶堆顶部的磨耗板接触，磨耗板采用特殊制造确保获得较低的摩擦系数（0.08-0.12）。
该系统刚度小，可以使车辆获得较高的乘坐舒适性，悬挂系统仍然能够安全的进行工作，不会影响到列车车辆的运行安全性。
图6 空气弹簧图2.2.2高度阀高度阀的主要作用及要求是维持车体在不同静载荷作用时与轨面保持一定的高度；在直线上运行时，车辆在正常振动情况下不发生进、排气作用；在车辆通过曲线时，如果车体倾斜程度超过规定的数值后，转向架上的高度控制阀分别产生进、排气的不同作用，从而减少车辆的倾斜。
高度阀组成主要包括高度阀座、高度阀、水平杆、螺纹杆、调节环和下座等部件，如图7所示。
图7 高度阀图高度控制阀的主体采用螺钉固定在高度阀座上，阀座与枕梁相连，而该阀的阀杆铰接在转向架构架上。
高度阀在装修价上的位置，如图8所示。
车辆高度阀调节车辆垂向位移的不敏感带约为±3mm，此时空气停止流通，避免空气的过度消耗。
超出不敏感带之后，空气流通保证了悬挂系统的减振功能。
空气悬挂设备的空气信号与旅客载荷成比例，并传送到制动控制单元，用以计算制动力。
为了保持车体距离轨面的高度总是不变，在车体与转向架间装有高度调节阀，调节空气弹簧胶囊中的压缩空气（充气，放气或者保持压力）使车辆地板不受车内乘客的多少和分布不均的影响，始终保持水平。
其调节原理如下图8：图8 高度阀调节原理图在正常载荷位置，即h=H时，充气通路V→L和放气通路L→E均关闭。
当车载荷增加时，此时h<H，阀动作，使V→L通路开启，压缩空气向空气弹簧充气，直至地板面上升到指定高度（即h=H）为止。
当车体载荷减小时，此时h>H，阀动作，使L→E通路开启，空气弹簧向大气排气，直至地板面下降到标定高度（即h=H）为止。
2.2.3差压阀每台转向架的两只空气弹簧都通过差压阀相连，如果一侧气囊突然破裂或破坏，差压阀将开通，使转向架的两只气囊保持压力平衡。
这样可防止客车由于一只气囊充气而另一只气囊没有充气而向一边严重倾斜。
差压阀工作原理如图9所示对比差压阀连接与气管连接的优势：在曲线上时，左右两只气囊必须保证一定的压差，否则车体将会发生倾斜。
车体左右摇摆振动时，也必须保证一定的压差，否则将加剧摇摆。
当车体的自重或载重左右两侧有偏差时，将造成车体倾斜。
图9 差压阀图2.2.4抗测滚扭杆抗测滚扭杆是一根弹性杆，他只阻止车体测滚，不妨碍其垂向振动。
如图9所示。
其工作原理：两端装于构架上的轴套内，中间与簧上部分铰接。
车体测滚时：扭杆的转臂反向运动产生的复原力矩，从而阻止车体测滚；正常时：扭杆转臂同向运动，扭杆自由转动。
如图10所示，扭力杆1安装在枕梁上的两个空心套3内。
轴承套是由枕梁（上轴套）和两个下轴套8、9形成的。
扭力杆的轴向间隙可以调节，是由垫圈4和相应的定距垫圈5-7限定的。
轴承套利用轴承盖10密封。
扭力杆与转向架之间是通过可调长度的量感实现连接的。
转向架的两侧各有一根热装到扭力杆上的扭臂，扭臂通过锥形接头和球形接头饶性连接到连杆上，连杆的另一端通过球形块连接到转向架构架上。
通过这样的布置，车体的测滚运动可转换为扭力杆的扭转，因此，扭转刚度可抑制车体的测滚运动。
动车组使用的扭杆长度和刚度需要根据车体的宽度和载荷进行适当的调整，其中两端的头车因车体较窄，采用较短的扭杆。
（a）（c）（b）（d）图10 抗测滚扭杆在转向架上的位置图1-扭力杆；2-可调节的连杆；3-空心套组成；4-盘式垫圈；5-定距垫圈1mm；6-定距垫圈2mm；7-定距垫圈5mm；8-左侧涂漆轴套；9-右侧涂漆轴套；11-六角螺钉；12-垫圈；13-密封堵塞；14-垫圈；15-螺钉；16-堵塞；17-螺钉；18-垫圈2.2.5抗蛇行减振器为抑制高速车辆的蛇行运行，在车体与转向架之间设有蛇行运动回转阻尼装置。
