［關(guān)鍵詞］旅客列車；空氣彈簧；高度調(diào)整閥；差壓閥

［中圖分類號］U279 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0087–03

轉(zhuǎn)向架是旅客列車的關(guān)鍵重要部件，具有支撐車體和保證車輛安全運行的作用，也影響著車輛的運行平穩(wěn)性和乘坐舒適性。轉(zhuǎn)向架與車體要有良好的耦合關(guān)系，能通過懸掛系統(tǒng)抑制沖擊和振動激擾對車體的影響。而空氣彈簧可以利用空氣的可壓縮性來緩和振動和沖擊的部件，為提高旅客列車的運行平穩(wěn)性和乘坐舒適性等運輸品質(zhì)，轉(zhuǎn)向架二系懸掛裝置普遍都使用了空氣彈簧。

1空氣彈簧的基本結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)向架采用兩級懸掛。一系懸掛采用圓柱螺旋彈簧，圓柱螺旋彈簧通過適當厚度的橡膠墊以衰減高頻振動，確保在最大超載重量下運行時，圓柱螺旋彈簧不會出現(xiàn)壓并現(xiàn)象。二系懸掛采用空氣彈簧裝置，車體重量的垂向荷載作用到空氣彈簧裝置上，再傳遞到轉(zhuǎn)向架上；車體和轉(zhuǎn)向架之間的縱向荷載，主要是牽引或制動過程中產(chǎn)生的作用力，則通過牽引拉桿進行傳遞；車體和轉(zhuǎn)向架之間的橫向荷載（主要是過彎道時產(chǎn)生），則通過空氣彈簧及橫向緩沖橡膠止檔來進行傳遞。

空氣彈簧裝置由空氣彈簧、高度調(diào)整閥、差壓閥等組成（圖1）。

空氣彈簧是在橡膠氣囊中充入壓縮空氣實現(xiàn)彈性作用的一種充氣式橡膠彈簧。由于氣體是可以壓縮的，在此作用下，空氣膠囊可以產(chǎn)生彈性作用，吸收振動沖擊?？諝鈴椈芍饕ㄉ仙w、橡膠氣囊、下座、橡膠堆、摩擦片、節(jié)流閥（或固定節(jié)流孔）等結(jié)構(gòu)，具體如圖2所示。空氣彈簧的橡膠座通過緊固件固定在下座上，上蓋與下座都采用了金屬與橡膠硫化的結(jié)構(gòu)。在空氣彈簧壓縮空氣泄漏時，橡膠堆彈和摩擦片也可以起到安全支撐的作用，從而提高了在空氣彈簧沒有空氣壓力時車輛的曲線通過能力，也提高了運行的安全性。

橡膠氣囊是一個柔性密閉容器，用于容納壓縮空氣，是空氣彈簧中的重要彈性元件。橡膠氣囊是將內(nèi)、外橡膠層及中間簾線層和成型鋼絲圈硫化到一起形成的，具體如圖3所示。內(nèi)橡膠層用于存儲壓縮空氣，所以要具有良好的彈性和密封性，同時還要有一定的耐腐蝕能力；外橡膠層主要用于防止紫外線照射造成橡膠老化，或者空氣中氧化成分造成橡膠腐蝕，所以要具有良好的耐老化和耐腐蝕能力；中間簾線層起到承受荷載的作用，因此要具有一定的強度，具有足夠的抗壓能力和耐久能力，中間簾線層一般采用4 層，層與層之間的布置還要相互成一角度。

2空氣彈簧的作用和原理

空氣彈簧能夠在轉(zhuǎn)向架與枕梁之間運動變形，可以吸收列車運行過程中的垂向力和橫向力，還可以保證在空氣彈簧沒有壓縮空氣時也能夠以一定速度行駛，并在故障工況下也可以通過彎道。空氣彈簧采用上進氣的方式較多，來自總風的氣體在高度調(diào)整閥的控制之下，實現(xiàn)給橡膠氣囊充氣，有的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架內(nèi)部還有附加氣室來存儲壓縮空氣，有的則采用附加風缸存儲。

當車體重量變化時，空氣彈簧上蓋板與底座之間在垂直方向上會產(chǎn)生一定的位移，從而使橡膠氣囊的柔性容積發(fā)生變化，其內(nèi)部壓縮空氣的壓力則隨著橡膠氣囊容積的變化而變化。此時橡膠氣囊和空簧附加空氣室之間會產(chǎn)生一定的壓差，在壓差的作用下氣體經(jīng)過節(jié)流閥。由于節(jié)流閥的通徑很小，會對經(jīng)過的壓縮空氣產(chǎn)生阻尼作用。這個阻尼作用會影響空氣彈簧抵抗車體振動沖擊的能力，進而影響到車輛運行時乘客的乘坐舒適性。

為防止車體與轉(zhuǎn)向架產(chǎn)生較大的位移時，橡膠氣囊的形變不足以進行補償，在橡膠氣囊底部設(shè)有橡膠堆，橡膠堆也具有很強的彈性，若空氣彈簧的壓縮空氣供給氣路故障或橡膠氣囊破損，導(dǎo)致空氣彈簧沒有壓力時，車體會下降到空氣彈簧的緊急橡膠堆上，起到應(yīng)急支撐的作用，使車輛仍具有按一定速度通過曲線彎道的能力，提高了故障情況下列車運行的安全性。

旅客列車的車端連接主要采用密接式車鉤，車鉤要保持在一定的高度上，即不同重量的車體到軌面的距離要保持不變，這樣就需要一個設(shè)備，能根據(jù)載重的變化自動調(diào)整空氣彈簧的內(nèi)壓，確保在不同負載條件下，列車底架都會保持在軌道上方穩(wěn)定的高度上。這個設(shè)備就是高度調(diào)整閥，其安裝于車體和轉(zhuǎn)向架之間，具有充氣、放氣或保壓3 種工作狀態(tài)，這3種工作狀態(tài)通過高度調(diào)整閥水平桿的角度進行切換，從而控制空氣彈簧橡膠氣囊中的空氣壓力，具體如圖4所示。車體重量增加時，高度調(diào)整閥處于充氣狀態(tài)，空氣彈簧壓力增大，車體重量減小時，高度調(diào)整閥處于排氣狀態(tài)，空氣彈簧壓力減小。這樣就可以保證車體在不同荷載下都能與軌面保持一定的高度，也可以根據(jù)空氣彈簧壓力的大小計算出車重的大小，為制動力的精確控制提供了條件。

每臺轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)空氣彈簧都通過差動閥相連，采用雙向溢流閥實現(xiàn)功能，可以避免空氣彈簧故障時車輛發(fā)生傾斜，保護車輛運行安全。當同一轉(zhuǎn)向架兩側(cè)空氣彈簧內(nèi)壓差超過一定值時，或者一個空氣彈簧充風故障或出現(xiàn)破裂時，連接兩個空氣彈簧的差壓閥將自動打開，使左右兩側(cè)空氣彈簧通過差壓閥實現(xiàn)溝通，使轉(zhuǎn)向架的兩只橡膠氣囊壓力保持平衡，防止因兩側(cè)空氣彈簧壓力相差過大造成車體嚴重傾斜，從而避免發(fā)生脫軌，以保證列車的安全平穩(wěn)運行。

3空氣彈簧常見故障與處理

旅客列車運行一段時間后，空氣彈簧會產(chǎn)生變形、泄漏等各種故障，這些故障與列車運行的氣候條件、線路狀況等外部環(huán)境有關(guān)，也與空氣彈簧本身質(zhì)量等內(nèi)部因素有關(guān)。空氣彈簧泄漏時不僅會影響列車運行安全，也會影響運營秩序，必須采取措施進行處理。

旅客列車常見的泄漏故障有橡膠氣囊破損導(dǎo)致漏風、上蓋與橡膠氣囊間配合不到位導(dǎo)致漏風、低溫環(huán)境導(dǎo)致漏風等。

上蓋和橡膠氣囊密封部位的橡膠長期接觸，老化時會產(chǎn)生永久變形，當橫向荷載突然變化時，上蓋與橡膠氣囊的密封部位會出現(xiàn)錯位現(xiàn)象而導(dǎo)致漏風。在冬季低溫環(huán)境下運行時，橡膠氣囊的彈性降低，回彈性變差，極端時還會導(dǎo)致外部結(jié)冰，若總風管路中有水，還會導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)冰，使空氣彈簧的上蓋與橡膠氣囊的密封部位配合不到位，引發(fā)空氣彈簧漏風。

在運行途中，旅客列車的空氣彈簧出現(xiàn)輕微漏風不影響運行時，可以暫不處理，若出現(xiàn)橡膠氣囊破損等嚴重漏風時，則需要切斷故障空氣彈簧的供風管路，并進行限速處理，嚴重時還需要進行甩車處理。

4結(jié)論

（1）空氣彈簧裝置是通過橡膠氣囊容納壓縮空氣，將空氣的可壓縮性能轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨淼膹椥宰饔?，車體重量通過空氣彈簧裝置傳遞給轉(zhuǎn)向架。

（2）空氣彈簧可以緩沖車體的振動和沖擊，從而提高乘客乘坐的舒適性。當空氣彈簧供風故障或破損時，車體會下降到空氣彈簧的緊急橡膠堆上，橡膠堆仍具有一定的彈性，保證列車的安全運行。

（3）當車體重量發(fā)生變化時，高度調(diào)整閥可以自動調(diào)整空氣彈簧壓力大小，從而使車體保持在穩(wěn)定高度，保證前后車輛的可靠連掛。

（4）差壓閥用于溝通同一轉(zhuǎn)向架的兩側(cè)空氣彈簧，若左右兩個空氣彈簧橡膠氣囊的空氣壓力相差超過允許值時，差壓閥自動打開，使兩個空氣彈簧連通，空氣壓力得到平均，防止車輛傾斜嚴重影響行車安全。

（5）受外界環(huán)境因素和內(nèi)部質(zhì)量因素的影響，旅客列車運行一段時間后，空氣彈簧會產(chǎn)生各種故障，必須采取措施進行處理。