关键词：车辆；转向架；可靠性；灵敏度因子
引言：作为转向架重要的部件之一，转向架构架是转向架其它零部件的安装基础。动车组动力转向架构架不仅需要支撑车体，还需要在车体与轮对之间传递牵引力。转向架是否可靠直接影响到动车组的使用性能和安全系数。转向架构架的结构、使用状态和运行环境也不是一成不变的。同时，由于转向架构架材料性能和载荷会随着不同的地况和环境进行变化，造成了具有随机参数和随机载荷的随机结构系统，导致转向架构架的疲劳情况会时有发生，一旦出现这样的情况往往后果不堪设想，因此，对转向架构架的疲劳原因进行分析具有重要的理论意义和经济价值。
一、构架疲劳的主要因素
（一）、外界激扰源的干扰
在城市轨道客车进入正式使用之前，相关专业人员会对其进行动应力测试和可靠性分析。结果通常会显示该转向架构架可以满足多少年和多少公里的使用。然而，经过短暂几年的运行，动力转向架构架的横向侧梁、电机悬置座和齿轮箱悬置座连接处出现了许多裂纹，于是对出现问题的地方再次进行投入前相同的评估和实验。结果表明，转向架构架几乎所有参与试验部位的动应力和以往比较显著增大，对构架的安全性造成了极大的威胁，不能保证人们出行的安全。那么究竟是什么原因导致转向架构架不能按照原本测定的数据满足使用年限呢？
经反复的实验表明，车轮表面的缺陷、轨道特殊区段的干扰、轨道的随机不平顺等原因是车辆振动的主要干扰源。1、如车辆轮胎的平疤、径向跳动、擦伤和异常磨损等情况的发生都会增加轮轨的冲击力，不仅让列车正常运行时的安全性受到影响，而且也加剧了车辆的疲劳损伤，造成不可逆的伤害。2、特殊轨道区段干扰。当车辆通过轨道间隙、道岔、轨道曲线坡度变化点等特殊轨道区段时，会引起轮轨系统较大幅度、较高频率的冲击振动，并对车辆系统关键部件造成损坏。3、 轨道不平顺的干扰在一定程度上也会影响车辆发生振动，其中轨道、方向不平顺会引起轮轨剧烈振动、影响行车安全，同时也是造成构架早期使用阶段就遭到损坏的几大因素之一。
（二）、转向架构架焊接疲劳
由于转向架构架的焊接出问题而导致重大事故的案例也是比比皆是，进一步制约了焊接技术在构架连接处的运用在很大程度上对构架的使用寿命也造成了影响。目前，在大量疲劳试验的基础上，构架疲劳设计规范也逐渐成形并得到普及，如中国《钢结构设计规范》等对于构架的具体疲劳原因都有具体阐述。造成转向架构架疲劳的主要原因是焊接缺陷、接头类型不吻合、静载强度等因素。
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二、构架疲劳的解决方法
车辆系统的振动会受到轮轨的制约，并且相关频率也会产生有规律的变化。铁路轮轨随机振动的理论分析是国内较早的文献之一，阐明了工程结构振动疲劳的概念和定义，明确指出当外部的干扰频率和内部某部位的频率达到一致或者接近时，整体结构就会发生共振现象，这种干扰将会产生更大的响应，导致更严重的破坏。通过轮对缺陷进行实验，结果表明车轮车床前轮的破损会造成构架不稳定，车辆整体发生振动；车轮车床后轮破损会让冲击力大大减弱甚至消失，减少了轮轨干扰现象的发生；在测试轨缝冲击影响时发现转向架构架弹性振动的主要原因是轨缝冲击，即使轮对径跳消除也仍然能导致构架发生振动并引起构架疲劳大大缩短其寿命；在对轨道不平顺的因素进行分析时，某些线路不平顺的情况会造成车辆运行当中产生较大的冲击力，这些冲击引起的转向架构架动应力的主要振动频率仍为42hz和51hz。说明线路的不平顺也是造成构架发生振动产生疲劳的主要因素之一。
三、构架可靠性进行分析
作为转向架系统的重要组成部分，转向架构架起着牵引、承载等重要作用，可靠的转向架构架是整个运行系统的保证，分析其可靠性和稳定性对车辆的正常运行具有重大意义。转向架构架结构中似乎存在着许多不确定方面，包括尺寸系数，外部载荷和材料性能等因素，这些因素将直接决定转向架构架是否能够得到可靠的保证。另外，由于不同的随机参数对转向架构架可靠度的影响不同，因此有必要对各参数的可靠度和灵敏度进行分析，从而得出构架的可靠度及其对各随机参数的依赖性。对转向架构架的结构和运行条件起到了引领作用。目前，相关设计和实验方案的落实已经取得很大的进展。因此，只有将可靠性理论和优化理论应用于可靠性的分析，才能保证转向架构架在高速状态下的稳定性。建立转向架构架的有限元模型，将有限元工具与试验设计方法相结合，得出转向架构架最危险情况下的危险部位及相应的应力，运用摄动法，对转向架构架的有关变量的显示表达式进行了可靠性分析，而获得具体某个参数对转向架构架可靠度的影响程度。
结语：总之，转向架构架是车辆结构的重要组成部分，掌握转向架的核心技术才能更好地处理构架的突发问题。轨道车辆的安全性和舒适性取决于转向架技术。如何分析和解决转向架构架的疲劳因素也是转向架技术中的重要一部分。因此，分析转向架构架焊接处的影响因素及所采取的具体方案具有借鉴意义。车轮缺陷、钢轨接头冲击和线路不平顺是转向架构架弹性振动的主要因素。为了保证构架的安全使用，必须及时对车轮进行修复，改善钢轨接头，对线路状况较差的地段进行改造。 对转向架构架的可靠性进行严谨合理的分析，这样才能够使出行环境和安全得到保障。
参考文献
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论文作者:赵克楠, 赵卓, 王凯风, 李延林, 吴茁
论文发表刊物:《科学与技术》2020年1期
论文发表时间:2020/4/29
标签：转向架论文; 构架论文; 疲劳论文; 车辆论文; 平顺论文; 轨道论文; 可靠性论文; 《科学与技术》2020年1期论文;