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随着我国城市化进程的不断推进,城市轨道交通也以其节能、环保、准时等优点取得了各大中城市的青睐,这其中广为人知的当属地铁车辆。地铁在解决市民出行难、交通堵和改善空气质量等方面取得了显著的效果,但由于其线路受到地理条件和交通布局的制约,曲线多、曲线半径小,传统转向架难以满足减小车辆运行噪声和降低轮轨磨耗的要求。因此,采用径向转向架对于提升地铁车辆的运行品质和改善运行环境有着实际的工程应用价值。本设计基于轮对转臂定位转向架开发了采用“三无”结构的城轨车辆非动力迫导向径向转向架,对轴箱转臂进行重新设计,使其能够与迫导向径向机构相互耦合,起到轮对定位和导向的双重功能,构成新型的地铁车辆径向转向架。新型转臂装置在车辆通过曲线路段时,能够将车体与转向架之间的相对转角有效地传递给轮对,实现转向架的径向导向功能,对于降低车辆运行噪音和轮轨间的磨耗具有十分重要的作用。文中利用SIMPACK建立了安装径向转向架的车辆动力学仿真模型,对前后轮对均安装径向机构的对称式径向转向架和只有导向轮对安装径向机构的非对称径向转向架的车辆动力学性能进行了对比研究,结果显示:采用对称式和非对称径向转向架车辆的蛇行失稳临界速度分别为209km/h、207km/h,基本相当,均能满足运行稳定性的要求;二者的平稳性指标均小于2.5,达到GB/T5599-1985的优级;二者的曲线通过安全性指标均小于GB/T5599-1985标准规定的限度值,非对称转向架导向轮对的曲线通过性能指标均大于对称式转向架,而非导向轮对的曲线通过性能指标一般小于对称式转向架。表明对称式径向转向架能够重新分配轮轨横向力,有效降低轮轨横向力的最大值。为了分析径向杠杆弹性对转向架导向性能的影响,本文利用ANSYS对径向杠杆进行了模态分析和子结构分析,并在SIMPACK中建立了对称式径向转向架整车刚柔耦合模型,与刚体模型进行了动力学性能的对比分析,研究结果表明:刚柔耦合模型的蛇行失稳临界速度为198km/h,小于刚体模型;车体平稳性指标均小于2.5,为优级;刚柔耦合模型导向轮对的轮轨横向力和轮轴横向力均大于刚体模型,而非导向轮对则相反;刚柔耦合模型的脱轨系数和轮重减载率均小于刚体模型,而刚柔耦合模型的磨耗功率和轮对冲角大于刚体模型。本文的研究结果显示,安装对称式径向机构的转向架曲线通过性能更优;而径向杠杆的弹性将削弱其导向功能,因此在工程设计中应确保径向杠杆具有足够的刚度。