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金属-橡胶复合减振器。金属-橡胶复合减振器是国内外目前应用最为广泛的减振降噪装置,在轨道交通中(按产值计算)占总量的 90%以上。由于橡胶在很宽的温度范围内具有独特的粘弹行为, 不仅可以象钢弹簧一样通过弹性形变来吸收储存冲击能量,而且还可以通过分子链相对运动而大幅度地消耗能量。这种能力是任何其它材料所不具备的。

国内外目前对金属-橡胶复合减振器的研究重点是弹性材料 。从减振降噪的角度来看,最理想的目标是将轨道车辆上所有的传动和连接全部改成弹性装置。如果这样,整个车厢将用高性能弹性材料“支承”在转向架上。这就不仅要求弹性材料有优异的减振降燥能力,而且要有较强的强度, 能作为一种结构材料来使用。

橡胶部分既是减振器的主要工作部分, 也是影响使用寿命的关键因素。金属-橡胶减振器的失效原因主要是橡胶部分的疲劳破坏、永久变形和老化 , 在同样使用条件下,金属的寿命比橡胶要长得多。因此橡胶这种弹性结构材料的高性能 ,特别是强度、耐蠕变、耐疲劳和耐老化等综合性能的显著改善,将使减振器有质的飞跃,大大提高高速列车的舒适性和安全性 。

目前国内外对轨道交通减振用弹性结构材料的研究主要集中在提高机械强度和使用寿命两个方面。其 中机械强度方面,国 内已基本达到国外先进水平,但 离轨道车辆的理想要求 (全部是弹性传动和弹性连接)还有一定的差距;在使用寿命方面与发达国家相比还存在较大差距,大部分产品仅为国外先进水平的三分之一左右,抗疲劳、抗蠕变和抗老化能力都存在非常明显的差距,已成为亟需解决的重大技术课题。

国外减振器上应用的弹性材料的品种主要是天然橡胶和氯丁橡胶,二者共占 95%以上。国内由于氯丁橡胶的结晶性太高,质量不过关,而进口的微结晶型氯丁橡胶价格又太高,因此天然橡胶的用量占绝大多数,约在95%以上。氯丁橡胶与天然橡胶相比,力学性能相当, 耐候性能优良。但目前发达国家使用天然橡胶制造的金属-橡胶减振器使用寿命已经达到 10 年以上(大部分为 15~16 年),而我国的只有 3~6 年。因此如果天然橡胶的性能和使用寿命能提高,不仅适合国情,而且经济效益和社会效益将非常显著。

自适应(有源/半有源)减振器。传统列车用减振器都是无源型,主要是无源弹簧减振器和金属-橡胶复合减振器,这类减振器在列车高速运行时往往达不到减振要求。近年来国际上高度重视自适应(有源/半有源)减振器的研究,其中对电/磁流变液减振器的研究已接近产业化。

电/磁流变液减振器是利用电/磁流变液的粘度在电/磁场作用下急剧变化的特性而制成的新型振动控制元件。电/磁流变液在无外场作用下为流动良好的液体状态,而在强电/磁场作用下, 短时间(毫秒级)内其粘度可增加一到两个数量级以上,并呈现类似固体的力学性能;而且粘度的变化是连续、可逆的, 一旦去掉磁场后,又变成可以流动的液体。这些特点使磁流变液装置成为电气控制与机械系统间简单、安静而且响应迅速的中间装置,因而引起国内外学者和工业界的广泛兴趣,成为当前智能材料研究的一个重要分支,被认为最具前途的智能材料之一。利用这类液体的流变效应可制成各种减振器,用于有效地调节系统的阻尼或刚度特性。目前国际上主要是将电/磁流变液减振器用于列车的悬架系统和转向架系统。我国在列车自适应(有源/半有源)减振器方面的研究才刚刚起步。
 
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