CW—2系列转向架的轴箱悬挂和定位装置结构见图l，其定位节点结构见图2，螺旋弹簧不是布置在轴箱体的顶部，而是与定位节点分设在轴箱中心线的两侧，螺旋弹簧离中心线的纵向距离为定位节点的二分之一，二者承担静态垂向载荷的比例为2：1。静平衡位置时，螺旋弹簧承担垂向载荷的三分之二，而轴箱定位节点承担三分之一；但动态运行时轴箱定位节点处承担的垂向载荷可能还要大些。
螺旋弹簧与定位节点在垂向形成了并联结构，二者共同传递构架、轮对间的垂向载荷和冲击力。螺旋弹簧的垂向刚度为0．43 MN／m，原型定位节点的垂向刚度为9．79 MN／m，则合成垂向刚度较大。表1为几种提速客车转向架一系垂向刚度和阻尼数值对比[2]。由表1可以看出，CW—2系列转向架垂向刚度值比206KP、206WP、SW一160和209HS型转向架对应数值都要大。需要说明的是，表1中的CW一2系列转向架垂向刚度值是静态值，动态刚度值可能还要大。因为动态运行时，其定位节点承担垂向载荷，这一点与其他转向架差别较大，大部分客车转向架的轴箱定位节点并不承担垂向载荷，也不会增大运行中的一系动态刚度。
铁道科学研究院于1997年年初在环行线对装用CW一2、209HS、206KP型转向架的不同车辆进行了线路动力学试验测试，线路和测试条件相同。表2为3种转向架的轮轨力对比嘲。由表2可以看出，CW一2系列转向架轮轨力比其他形式转向架的对应值要大。
表2中的数据为把170 km／h～200 km／h速度级(160 km／h之前速度级的测试数据没有计入统计，因为160 km／h之前速度级的测试不是在同一线路段上，不完全具有可比性)的平均最大值再平均得到的，反映的是几个速度级下的平均最大值，能代表不同转向架的轮轨力情况。
可以看出，CW一2系列转向架的轮轨垂向力和横向力比其他2种类型转向架的对应值要大14％～44％。根据北京交通大学对该型转向架构架轴箱转臂定位座处动应力测试得出的结论，垂向载荷对此处动应力所起的作用占60％～70％；如果垂向载荷增大30％～40％，则定位座处的动应力增大18％～28％，疲劳寿命降低许多。因此，轮轨垂向力较大也是导致转向架出现较多运营可靠性问题的原因。
事实上，运用过程中横向控制杆安全吊折断、轴箱减振器下端螺母松动丢失、轴箱弹簧折断等故障都与转向架振动密切相关。横向控制杆安全吊折断更能说明该问题。该安全吊悬挂在构架端部，正常运行时并不承受载荷，最初使用的是用钢丝绳制做的安全吊，但因很快发生折断而改为小型安全吊。小型安全吊也很快发生折断，之后又改为大框式安全吊，但装车后仍在
北京铁路局发生15起、
乌鲁木齐铁路局发生24起大框式安全吊断裂故障。北京交大对大框式安全吊进行过有限元计算、模态分析、断口失效分析、结构动态优化设计以及动应力实测等方面的研究，认为造成安全吊发生疲劳破坏的主要原因是安全吊在车辆运行过程中的自振频率与转向架构架的激扰频率重合，发生了共振，造成安全吊上体与端梁连接部位微动磨损加剧，导致连接部位下螺栓孔处产生疲劳裂纹。为避开共振频率，制造厂开发了软连接安全吊装置，该装置已试装了210辆车，投入运用至今，情况较好。
从降低转向架的垂向振动和保证构架关键部位的疲劳可靠性角度考虑，应该降低轴箱定位节点的垂向刚度值，前提是不能影响整车较优的运行平稳性和舒适性。为选取合适的垂向刚度值，本文建立了配装CW一2系列转向架客车的动力学分析模型，重点分析了轴箱定位节点刚度值对轮轨垂向力、构架振动和其他动力学性能影响的趋势。
计算结果及分析
计算结果主要包括垂向刚度值对转向架的垂向振动、点头振动，节点处垂向动态载荷，脱轨系数，轮轨横向力，车辆振动加速度和平稳性指标等参数的影响规律。结果中的最大值为全程的最大值，平均最大值为每6 S取一最大值，然后把全程每6 S的最大值加权平均得到。
轴箱定位节点垂向刚度对轮轨垂向力的影响
图3、图4为定位节点的垂向刚度对轮轨垂向力的影响趋势计算结果。
轴箱定位节点垂向刚度对构架垂向振教的影响
图5～图8为定位节点的垂向刚度对构架浮沉振动加速度和点头振动加速度的影响趋势计算结果。
从图5～图8中可以看出：节点处垂向刚度值越小，则构架的浮沉振动越不明显。当刚度值由原型的9．79 MN／m降低到4．0 MN／m时，构架的浮沉振动加速度平均最大值、最大值降低量分别为30．0％～40．0％，点头振动加速度的降低量分别为20．0％～30．0％；当刚度值由原型的9．79 MN／m降低到1．0 MN／m时，构架的浮沉振动加速度平均最大值、最大值降低量分别为60．0％～70．0N，点头振动加速度的降低量为40．0％～50．0 0A；而现有的刚度值由9.79MN／m增加到20．0 MN／m时，构架的浮沉振动加速度平均最大值、最大值有明显增加，增加量为10．0％～30．00A，点头振动加速度的增加量为20．O％～40．0％。
轴箱定位节点垂向刚度对节点处动态垂向力的影响
根据轴箱定位节点实际运用结果得知，节点处的动垂向力是导致其破坏的主要原因。因此，对节点处的动态垂向力变化趋势进行了分析。
图9、图10为定位节点的垂向刚度对节点处动态垂向力的影响趋势计算结果。
从图9、图10中可以看出：节点处垂向刚度值越小，则该处动态垂向力越小。当刚度值由原型的9.79MN/m降低到4.0MN/m时，节点处垂向力平均最大值、最大值降低量分别为27.8%、28.8%；当刚度值由原9.79MN/m降低到1.0MN/m时，节点处垂向力平均最大值、最大值降低量分别为43.5%、45.0%；而现有的刚度值由9.79MN/m增加到20.0MN/m时，节点处垂向力平均最大值、最大值增加量分别为23.5%、22.7%。
目前我国还不具备针对本计算内容的试验验证条件，本文将引用法国TGV高速列车的Y231型转向架和Y237型转向架的试验结果作为验证内容。
Y231型转向架的一系悬挂和轴箱定位结构中，垂直载荷由轴箱顶部弹簧承受60％、两侧的筒形夹层橡胶定位弹簧承受40％，每一轴箱的合并垂向刚度为813 kN／m(柔度为12 mm／t)，挠度裕量为35 mm，有43％的动载荷储备。但在运行中发现，Y231型转向架中由于定位橡胶弹簧的参与承载而使一系悬挂刚度过大，且出现小振幅时的卡滞现象，导致振动性能不良，因此需要改进。
图13、图14为2种不同的一系悬挂定位装置性能的比较。图13为构架中部垂向加速度的均方谱密度对比，图14为均方差的比较。
从图13、图14中可以看出，Y237型转向架的一系悬挂定位装置的垂向振动性能明显优于Y231型转向架。
Y237型转向架对垂向悬挂进行了改进，本文与Y237型转向架的改进思路基本一致，只是CW一2系列转向架结构已定，做大的改动已不可能，但降低其定位节点的垂向刚度值还是能够做到的。
3、结论
(1)轴箱定位节点的垂向刚度越小，则轮轨垂向力和转向架构架垂向振动加速度越小。如果能把现有节点的垂向刚度值(9.79MN/m)降低到1.0MN/m以下，则轮轨垂向力将减少9.4%～13.5%，转向架构架垂向振动加速度将减少20.0%～70.0%，这对降低构架和悬挂部件的动应力是有益的，有利于保证转向架的安全运行。
(2)轴箱定位节点垂向刚度对车辆的运行平稳性、脱轨系数的轮轨横向力等动力学性能指标影响较小，对平稳性指标的影响约在3%以内，可以忽略不计。
(3)建议把现有轴箱定位节点的垂向刚度值降到1.0MN/m4.0～MN/m。
(4)铁道车辆的较复杂的系统，各部件之间需要匹配协调。为了保证各部件的疲劳可靠性，增加部件强度、改进焊接质量是首先需要考虑的内容。但降低部件的动态作用力和振动加速度也很重要，因为车辆是动态运行的，各部件所承受的动态作用力和振动才是导致其动应力较大的根源，只要降低动态作用力和振动，也就降低了各部件的动应力，这也提高了其疲劳可靠性。
