轨道交通转向架动力学性能对车体舒适性的影响

轨道交通转向架动力学性能对车体舒适性的影响

付彬 高伯宁 黄碧纯 闫铭 孙晓存

中车长春轨道客车股份有限公司

摘要：轨道交通作为城市交通系统的重要组成部分，对城市的可持续发展和乘客出行质量有着重要影响。在这一背景下，提高轨道交通车体的舒适性成为了一个重要的研究方向。乘客的舒适性与列车的振动和噪音密切相关，而转向架作为列车的重要组成部分，其动力学性能对车体舒适性具有重要影响。本论文旨在研究轨道交通转向架的动力学性能对车体舒适性的具体影响，以期为轨道交通车辆的设计和改进提供有价值的参考。

关键词：轨道交通；转向架；动力学性能；车体舒适性

引言：在过去的研究中，人们已经认识到了转向架的设计对车体舒适性的重要性。传统的转向架设计往往存在一些局限性，可能导致列车在运行过程中产生较大的振动和噪音，影响乘客的乘坐体验。因此，通过优化转向架的动力学性能，可以有效减轻这些不适，并提高乘坐的舒适性。

一、轨道交通转向架动力学性能对车体舒适性的影响

（一）动力学性能对振动的影响

在列车运行过程中，转向架既需要承受来自车体的载荷，又需要适应曲线行驶、通过道岔等情况下的弯曲和变化，这些因素都会影响车体的振动情况。优化转向架的动力学性能，首先需要关注其刚度和减震系统的设计。通过调整转向架的刚度，可以减少车体在曲线通过时产生的侧向振动，从而提升车内乘客的舒适性。同时，在转向架的减震系统中应用先进的减震装置，能够有效减缓车体在不平坦轨道上的颠簸，减少乘客的不适感。此外，考虑到转向架的动态响应特性，合理的减震系统设计还能降低车体与轨道之间的碰撞力，进一步提升乘坐平稳性。

（二）动力学性能对噪音的影响

转向架的动力学性能与列车运行中产生的噪音紧密相关。在弯道行驶、通过道岔等情况下，车轮与轨道之间的摩擦会产生较大的噪音。为了减少这种噪音的产生，需要在转向架的设计中充分考虑降低摩擦系数的措施，例如采用先进的润滑技术和材料。此外，合理的减振系统设计也能够减少车体振动对车轮和轨道之间的冲击，进一步降低噪音水平。通过调整减震装置的参数，可以实现对车体振动和噪音的联合控制，从而创造更加宁静的乘车环境。

（三）动力学性能对乘坐平稳性的影响

乘坐的平稳性直接关系到乘客的舒适体验。转向架的动力学性能对车体的稳定性和平稳性有着重要影响。在列车通过弯道或起停过程中，优化转向架的动力学性能可以减少车体的侧倾和纵向震动，从而降低乘客的不适感。通过调整转向架的悬挂系统，可以实现对车体姿态的精确控制，提高车体在运行过程中的稳定性。此外，动力学性能的优化还可以降低起停时的冲击感，使乘客在加速和减速过程中感受到更加平稳的乘坐体验。

（四）动力学性能综合优化的前景

未来，随着轨道交通技术的不断进步，动力学性能的综合优化将成为提升车体舒适性的关键路径。通过采用先进的材料和制造工艺，可以实现转向架结构的轻量化和刚性化，从而进一步提升其在振动和噪音控制方面的效果。同时，结合智能控制系统，可以实现对转向架动态特性的精确调控，以适应不同运行条件下的需求。综合考虑振动、噪音和平稳性等多个因素，未来的转向架设计将更加注重整体性能的优化，为乘客创造更加舒适的乘车环境提供有力支持。

二、结合轨道交通转向架动力学性能提升车体舒适性的策略

（一）优化转向架刚度和减震装置设计，降低振动

在弯道通过和通过道岔等情况下，转向架需要适应不同曲线半径和轨道几何，因此，刚度的合理调控至关重要。通过动态刚度的优化，可以降低车体在曲线通过时产生的侧向振动，改善乘客的乘坐体验。同时，减震装置的选择和调整也是关键一步。采用先进的减震技术，如磁流变减震器，可以根据实际振动情况调整阻尼特性，实现对振动的精准控制。通过减震装置的优化，可以有效减少车体在不平坦轨道上的颠簸感，提升乘坐的舒适性。

（二）减少转向架与轨道的摩擦，降低噪音

转向架与轨道之间的摩擦不仅会产生振动，还会引发噪音。为了减少噪音的产生，可以在设计阶段采用低摩擦材料，如复合材料和特殊涂层，降低车轮与轨道之间的摩擦系数。此外，优化车轮和轨道的几何形状，减少不规则磨损，也有助于降低摩擦噪音。另一方面，减震装置的设计也会影响噪音的传播。通过调整减震装置的特性，可以减少悬挂系统传导的噪音，创造更加宁静的乘车环境。

（三）精确控制转向架悬挂系统，提高乘坐平稳性

优化转向架的悬挂系统，可以有效提高列车在曲线行驶和起停过程中的稳定性。通过调整悬挂系统的刚度和阻尼，可以减少车体的侧倾和纵向震动，降低乘客的不适感。此外，考虑到车体的动态特性，采用主动悬挂技术可以实现对车体姿态的精确控制。通过实时监测和调整悬挂系统的参数，可以在不同运行条件下实现乘坐平稳性的最优化。

（四）综合考虑振动、噪音和平稳性，实现动力学性能整体优化

综合考虑车体振动、噪音和平稳性等多个因素，实现动力学性能的整体优化是提升车体舒适性的重要方向。在设计阶段，应该将振动、噪音和平稳性等性能指标纳入综合评价体系，制定综合优化的目标。通过先进的仿真和分析工具，可以在保证安全性和稳定性的前提下，寻找最优的设计方案。此外，随着智能控制技术的发展，动力学性能的实时监测和调整将成为实现整体优化的关键手段。

结束语

随着轨道交通技术的不断发展和进步，需要更深入的理解转向架动力学性能对车辆舒适性的影响。同时，我们也需要在实际应用中找到一个平衡点，既要满足乘客的舒适性需求，也要考虑到车辆的安全性和经济性。

参考文献

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