径向转向架及其在地铁、轻轨车辆中的应用(1)

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1、径向转向架及其在地铁、轻轨车辆中的应用(1)摘要：论述了径向转向架的原理及其在减轻轮轨表面磨耗方面的作用。根据地铁、轻轨车辆走行部的结构及技术特点，探讨了径向转向架在我国地铁、轻轨车辆中运用的必要性和可行性。进入21世纪，我国城市轨道交通获得了较快的发展，由于安全、快捷、舒适等优点，城市轨道交通备受青睐，在改善城市交通拥挤状况、快速集散客流、促进经济发展中起了非常重要的作用。然而，在我国已经开通地铁的北京、上海、广州等城市都不同程度地存在着曲线上钢轨内侧面和轮缘磨耗过快，导致维修费用高居不下的问题。同时，车轮轮缘切咬钢轨产生的尖啸声，也对城市环境造成了噪声

2、污染。采用径向转向架是解决上述问题的途径之一。1径向转向架径向转向架是为了提高车辆的曲线通过能力而在常规转向架的基础上设计出的转向架，广泛应用于货车、准高速列车和摆式列车上。近年来出于减轻轮轨磨耗，提高运行安全性的需要，径向转向架开始应用于城市轨道交通车辆上，并在日本、加拿大等国家获得了成功。径向转向架与普通转向架的区别在于曲线通过方式的不同，如图1所示。图中左侧是普通转向架，右侧是径向转向架。从图中可看出，径向转向架在通过曲线时的冲角比普通转向架要小，因此第一轮对的横向力可以降低，从而减轻轮轨磨耗[1]。径向转向架的历史相当久远。根据舍菲尔的报告，13世

3、纪的马车时代就出现了十字交叉拉杆的车轮连接方式。舍菲尔在博物馆发现了资料，受到启发，设计了舍菲尔型径向转向架。而转向角连锁方式径向转向架的发明者称，其基本思路是出自18世纪后期已经在美国注册的专利。早期设计的径向转向架由于未经过车辆动力学方面的优化设计，连接机构多带有多余结构，不仅增加了转向架制造成本，而且由于簧下重量的增加还影响了振动特性，因此多数难于推广普及。可以说，这正是铁道机（f时，轮对的径向能力较强，有效降低了横向力；瑞士SIG公司的迫导向转向架摆式客车，在半径为300m的曲线上轮轨磨耗减小30%，横向力降低50%，效果非常好；日本的283系客车

4、采用径向转向架在曲线上运行时，轮轨横向力降低了33%～50%[3]。我国首次在摆式客车试验车上应用径向转向架，已经通过了线路试验，试验阶段取得了良好效果。表2是在运行速度80km/h时，我国在摆式实验车上分别采用迫导向、自导向、传统转向架情况下的第一轮对横向力（单位为KN）。共2页:1表2.在不同曲线半径时转向架第一轮对横向力比较从表中可看出，在通过小半径曲线时，与普通转向架相比，迫导向转向架的轮轨横向力大幅度降低；与装配209HS转向架的试验车相比，装配迫导向转向架的客车在小半径（300～400m）曲线通过时，轮轨横向力明显降低；与装配209HS转向架的

5、试验车相比，装配自导向转向架的客车在大半径（大于500m）曲线通过时，轮轨横向力有所降低。3．径向转向架在地铁、轻轨车辆上的应用地铁、轻轨等城市轨道交通线路是在城市现有布局下进行规划修建的，线路走向一般串联主要客流集中点，并与其它交通系统，如铁道、公交汽车等站点相交，运行线路受街道和建筑物限制，因此曲线路段多，曲线半径小，这就使得车辆曲线通过时会产生过大的冲角，增大轮轨力，加剧轮轨磨耗。因此与传统机车车辆相比，城市轨道交通车辆走行部应具备下列性能特点：1)运行噪声低；2)良好的曲线通过性能；3)车辆运行平稳性好。为了实现这些性能，需要在转向架上采用一些新型

6、结构，如：单电机转向架、弹性车轮、独立车轮以及径向转向架等。单电机转向架（架悬式）轮轨冲击小，噪声也降低，但运用经验比较少，而且轻轨车辆一般采用交流牵引电动机，转向架内的空间足够，因此单电机转向架用的较少；采用弹性车轮也可降低噪声减少轮缘磨耗，但只在轴重12t以下效果好，轴重较大时，由于橡胶强度等的限制，就不适用；独立车轮在减少噪声降低磨耗方面效果很好，在国外先进的轻轨车辆上运用比较成功，如德国的MGT-6D和NGT-6C、奥地利的TRAMCAR轻轨车辆等[4]，但这项技术在国内尚无应用经验；径向转向架在国外运用比较成功，国内的研究也已充分展开，干线铁路上

7、已通过线路试验，证明可以有效降低横向力。因此，利用径向转向架以减小轮缘与钢轨的冲角，降低轮轨横向力和轮轨磨损，从而降低维修成本，并降低噪声，改善乘座舒适度是我国城市轨道交通建设提高车辆技术含量的最佳选择。中国大学排名事实上日本、加拿大等国家自80年代起就已经将径向转向架应用于地铁车辆上。加拿大在80年代中期开发的直线电机驱动轻轨车辆上采用了ＭＫⅠ型迫导向转向架，成功运用于多伦多、温哥华及美国的底特律等城市。近期又在ＭＫⅠ的基础上，开发了ＭＫⅡ型迫导向转向架，并在马来西亚吉隆坡的高架轻轨运营中取得了良好的效果。日本在90年代引进加拿大技术的同时，开发了内置构

8、架与外置构架两种直线电机径向转向架，在东京、大阪、福冈等地铁线路上