动车组车转向架悬挂结构设计(3)
传统的列车悬挂系统主要由两大部件组成，弹性元件和阻尼元件。因为这种悬挂系
统工作时候不需要从外界获得能量，只是消耗自身能量或者暂时存储能量，所以这种悬
挂方式又被称作被动悬挂。对于被动悬挂来说，最大的缺点就是其阻尼和刚度一般是根
据设计参数优化而确定的，一旦其阻尼和刚度确定了就无法修改，这就导致这种悬挂系
统在车辆状态和线路条件改变时无法进行修改，这就使运行线路断面的多样化和悬挂参
数之间存在很大的矛盾，只能在一定程度上满足车辆动力学性能的要求，很大程度上限
制了悬挂系统性能的进一步改善，无法满足逐渐追求高速对列车动力学性能的苛刻要
求。随着速度的提升，被动悬挂带来的振动越来越大。
随着铁路的不断提速，被动悬挂减震效果差的问题日益突出，传统的采用被动悬挂
系统的列车无法满足高的运动稳定性和运动平稳性，因此新的悬挂系统主动悬挂慢慢被
采用。
主动悬挂是指在既有的机械系统中添加传感器，控制器和作动器，从悬挂系统的有
无能源来看，主动悬挂与被动悬挂最大的区别就是主动悬挂需要外界能源供给能量，主
动悬挂系统中的各种传感器、控制器及作动器均需要从外部获取能量，主动悬挂又分为
完全主动悬挂、低频主动悬挂和半主动悬挂三种形式，前两种统称为主动悬挂。主动悬
挂多一般多用于汽车上，对于铁路车辆来说一般使用的是半主动悬挂，因为半主动悬挂
以可控阻尼器代替主动作动器进而可以控制系统的动力性能，使列车最优化运行。
半主动悬挂的控制方式大致可以分为两种：非连续的变化阻尼控制和连续的变化阻
尼控制。非连续变化阻尼控制不需要专用能源装置的半主动隔震方案控制相对控制以及
分级阻尼控制等[3]
。而连续变化阻尼控制是和主动控制分不开的，实际上，每一种主动
控制的基础上对主动控制力按照半主动阻尼力的调节范围加以限制均可以作为半主动连
续变化阻尼控制，非连续变化阻尼控制的结构简单，实施容易，可靠性较高，但是控制
效果较差；而连续变化阻尼控制的结构稍微复杂，需要一定的电子控制元件和较复杂的
机械装置来实现，其效果很好，并且所需能量少。
1.2 国内外可调阻尼减震器的研究和进展情况
半主动减震器是实现半主动悬挂系统的执行元件。目前，国内外半主动减震器的研
究较多的是阻尼可控的减震器，大部分处于研究阶段。对大多数可控减震器来说，改变
阻尼的大小基本上是采用改变节流面积或是改变节流体粘度，大致有以下几种类型：
（1）电流变液减震器采用电流变液作为减震器的工作液体，通过施加外电场改变电流变液的抗剪切应力
和粘度，实现阻尼可调，其特点是阻尼力由电场快速无级调节，功耗很小。但是其存在
很多问题，主要体现在电致屈服强度小、温度工作范围窄、零电场粘度偏高、悬浮液中
固体颗粒与基础液体之间比重相差较大、易分离、沉降、稳定性差、对杂质敏感，所以
很难适应减震器长期稳定工作的需求。
（2）磁流变液减震器
采用磁流变液作为减震器工作液体，通过施加外磁场改变磁流变液的抗剪切应力和
粘度，实现阻尼可调。其主要特点是阻尼力由磁场快速调节（毫秒级）而且耗能小。磁
流变液减震器也存在一些问题，例如，响应时间太长、结构比较笨、流变性能和稳定性
还需要改进，抗沉降性和温度稳定性有待进一步提高。
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