本发明涉及一种二系弹簧，尤其是涉及一种用于低地板有轨电车的二系准零动刚度悬挂装置及转向架。
背景技术：
低地板有轨电车是一种新型轨道交通装置，具有中运量、低噪声、绿色环保、方便快捷、平稳舒适、造价低、占地少等优点，是城市轨道交通装置的新宠。目前低地板有轨电车在欧洲运用较多，发展较好，国内低地板有轨电车发展处于起步阶段，北京、上海、南京、广州、苏州等城市都有不少里程的低地板有轨电车规划。二系悬挂是低地板有轨电车的重要垂向支撑和隔振部件，由于低地板有轨电车地板低、车下空间有限，地铁和高铁上常用的空气弹簧在低地板有轨电车中很难使用，因此，低地板有轨电车二系悬挂通常选用普通钢弹簧或橡胶弹簧。但是，普通钢弹簧或橡胶弹簧动刚度较大，低频隔振效果不佳，从而导致车辆运行舒适性较差，如果降低普通钢弹簧或橡胶弹簧的动刚度，静刚度也随之降低，会导致静挠度过大，承载能力下降。
申请号为201010520639.4的中国专利公开了一种100％低地板轻轨车独立轮拖车转向架，包括构架、轴桥组成、一系弹簧、二系弹簧、二系垂向、横向减振器、双拉杆牵引机构、液压制动单元，其中四个二系垂向减振器设在构架的四角上，二系横向减振装置设在构架的两端位置，垂向和横向减振分开，占用空间大，结构复杂，安装不方便。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高静刚度-低动刚度、良好的低频隔振特性的用于低地板有轨电车的二系准零动刚度悬挂装置及转向架。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于低地板有轨电车的二系准零动刚度悬挂装置，安装在车体与转向架本体之间，其特征在于，包括横向弹簧、垂向弹簧和用于连接车体的车体连接件，所述的横向弹簧一端和垂向弹簧一端分别与车体连接件连接，横向弹簧另一端和垂向弹簧另一端分别与转向架本体连接，所述的横向弹簧设有至少两个，且均呈预压缩状态，横向弹簧组合后，在横向产生的力相互抵消，垂向力对位移的微分即垂向刚度为负刚度；横向弹簧与垂向弹簧并联后，使整个悬挂装置具有高静刚度、低动刚度，即准零动刚度特性。
所述的横向弹簧与车体连接件转动连接。
所述的横向弹簧通过转动连接件与车体连接件连接，所述的转动连接件一端与横向弹簧固定连接，另一端与车体连接件转动连接。
所述的转动连接件与车体连接件铰接。
所述的横向弹簧为螺旋弹簧。
所述的横向弹簧上套设导向件，所述的导向件一端与转向架本体转动连接。
所述的垂向弹簧设有至少两个。
所述的垂向弹簧为螺旋弹簧。
所述的装置安装在车体与转向架本体的U型侧梁之间，无须对转向架本体进行改造。
一种带有所述的用于低地板有轨电车的二系准零动刚度悬挂装置的转向架，其特征在于，包括悬挂装置和转向架本体，所述的横向弹簧与转向架本体的U型侧梁的侧壁连接，所述的垂向弹簧与转向架本体的U型侧梁的底部连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用两个预压缩的横向弹簧与垂向弹簧并联，两个横向预压缩弹簧在横向产生的力相互抵消，垂向力对位移的微分即垂向刚度为负刚度，与垂向弹簧并联，组成准零动刚度装置，与传统垂向钢弹簧或橡胶弹簧二系悬挂相比，具有高静刚度-低动刚度的特性，隔振频率范围更广，尤其是在低频阶段，具有良好的隔振特性，可以有效减小车辆振动，提高运行平稳性，改善乘坐舒适度。
(2)与空气簧悬挂装置等传统二系悬挂装置相比，本发明占用空间更小，更适合低地板有轨电车。
(3)横向弹簧通过转动连接件与车体连接件转动连接，且横向弹簧外套设导向件，使横向弹簧拉伸后呈直线状态，保持良好力学性能，利于弹簧形态恢复。
(4)横向弹簧和垂向弹簧为螺旋弹簧，结构简单，成本低。
(5)装置可直接安装在车体与转向架本体的U型侧梁之间，无须对转向架本体进行改造，可用性高。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1悬挂装置垂向力-位移(f-x)关系图；
图3为实施例1悬挂装置垂向刚度-位移(k-x)关系图；
图4为本发明悬挂装置与等效二系线性弹簧悬挂装置用于同一低地板列车时二系传递函数对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，一种用于低地板有轨电车的二系准零动刚度悬挂装置，安装在车体与转向架本体之间，包括横向弹簧2、两根垂向弹簧4和用于连接车体的车体连接件5，横向弹簧2一端和垂向弹簧4一端分别与条形的车体连接件5连接，横向弹簧2另一端和垂向弹簧4另一端分别与转向架本体连接，横向弹簧2设有至少两个，且均呈预压缩状态。两根横向弹簧2组合后，在横向产生的力相互抵消，垂向力对位移的微分即垂向刚度为负刚度；与垂向弹簧4并联后，使整个二系悬挂装置具有高静刚度、低动刚度，即准零动刚度特性。
为使横向弹簧2伸缩时保持直线状态，横向弹簧2上套设呈套筒形状的导向件3，导向件3一端与转向架本体转动连接，转动连接方式可为铰接，导向件另一端设有开口。横向弹簧2通过转动连接件6与车体连接件5连接，转动连接件6一端从导向件3一端的开口伸入，与横向弹簧2固定连接，转动连接件6另一端与车体连接件5转动连接，转动连接方式可为铰接。
本实施例中，横向弹簧2和垂向弹簧4均为结构简单、易于制造的螺旋弹簧，且均设有两个，下面对本实施例的悬挂装置进行受力分析：
垂向弹簧4的刚度为kv/2，横向弹簧2的刚度为kh，横向弹簧2的初始长度为l0，横向弹簧2预压缩后的长度为l，垂向位移为x,可得整个装置垂向力f、垂向刚度k与垂向位移x的关系为：
垂向力-垂向位移或挠度(f-x)、垂向刚度-垂向位移或挠度(k-x)关系图分别如图2～3所示。
图4为本装置与等效二系线性弹簧悬挂装置用于同一低地板列车时二系传递函数对比图，等效二系线性弹簧悬挂装置即仅含有准零刚度悬挂装置中的垂向弹簧，不含横向弹簧，由图可见，本装置隔振频率范围更广，尤其是在低频阶段，具有良好的隔振特性，可以有效减小车辆振动，提高运行平稳性，改善乘坐舒适度。
实施例2
与实施例1不同的是，横向弹簧2和垂向弹簧4数量可增加，例如横向弹簧2可设置2对，垂向弹簧4可设置3个，以减小单个弹簧的受力，延长使用寿命。
实施例3
将实施例1或2所述的悬挂装置运用于有轨电车转向架，如图1所示，安装时，将横向弹簧2一端通过连接件或直接与转向架本体的U型侧梁1的侧壁转动连接，垂向弹簧4与转向架本体的U型侧梁1的底部固定连接，车体连接件5与车体连接。安装时，无需对转向架本体进行改造。