城市轨道交通新技术-低地板技术

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1、低地板轻轨车辆§1轻轨车辆的发展概述¾轻轨车辆发展的主要标志1978年3月,“轻轨”正式命名以来，因其造价低、环保、节能以及乘坐舒适而得到迅猛发展。在其发展过程中，主要标志之一是由高低地板轻轨车辆向低地板轻轨车辆的演化。¾轻轨车辆发展所经历的三个阶段高地板——中地板——低地板¾为什么发展低地板©上下车方便，强调乘客乘降的便捷性；©适应既有的地面线路及站台设施©站台低,市容美观¾低地板轻轨车辆的发展历程©第一代低地板：分段式低地板，低地板部分一般10~15%，最多小于50%©第二代低地板：中间贯通式低地板,低地板部分达到70%©第三代低地板:100%低地板a.

2、b.c.¾采用独立旋转车轮实现70%或100%低地板独立旋转车轮与传统轮对轻轨车辆地板面高度对比©中间非动力转向架采用独立旋转车轮的低地板车辆的基本结构a.b.c.©动力转向架为独立旋转车轮、100%低地板车辆的基本结构a.b.§3独立旋转车轮概念的提出¾同一车轴上左右车轮可以相互各自独立地绕车轴旋转的轮对称为独立旋转车轮；¾基本原理就是将两车轮通过轴承安装在车轴上，使车轮能相对车轴转动。独立旋转车轮简图¾¾独立旋转车轮基本型式独立旋转车轮基本型式¾¾独立旋转车轮的最初研究背景独立旋转车轮的最初研究背景©列车高速化的不断发展，传统轮对固有的缺陷逐渐暴露出来。

3、传统轮对转向架在行使中将产生蛇行运动，磨耗和噪声较大，不宜用于高速铁道车辆；©研究独立旋转车轮的最初目的就是为了实现无蛇行的高速运行，因其理论上不存在纵向蠕滑，彻底消除了传统轮对所具有的蛇行失稳运动，这对高速机车车辆具有极大的吸引力。¾¾独立旋转车轮的特点独立旋转车轮的特点©优点1、可以大大降低车辆地板面高度；2、不产生蛇行失稳运动，提高车辆的临界速度。©缺点1、直线上不能对中；2、曲线上不能导向；3、技术难度大，结构复杂，成本高§4解决独立旋转车轮缺点的措施©采用专用的槽形钢轨©第三轨导向©特殊的踏面设计©采用径向调节措施©采用车轴间耦合器¾国外独立旋转车

4、轮成熟转向架转向架名称导向原理耦合独立轮对车轴间耦合器联结德国Combino新型导向单元独立旋转车轮轮座德国EEF/LHB新型导向单元自调节独立旋转车轮德国ICE/MAN蠕滑力导向日本RT-X1离心力径向调节西班牙Talgo拖动式独立旋转车轮轮对意大利Fiat蠕滑力导向法国Urotram车体调节轮对位置比利时BAS2000车体调节轮对位置意大利BOA车体调节轮对位置瑞士SIG蠕滑力导向/Jacob转向架¾¾独立旋转车轮导向原理分析独立旋转车轮导向原理分析1、独立旋转车轮轮副（德国EEF转向架）EEF转向架左右两车轮不是同装在一贯通的车轴上，而是各自能绕其轴自

5、由旋转，并相互保持平行。示意如下图所示。当走行部从中央横移η到位置A时，产生的重力复原力差S′−S′′使轮副复位。因其差值随η衰减而减小，走行部γγ要在无穷长的时间以后趋近于轨道中央，如图a左图所示。轮副一旦发生偏转，就不会复位，它以不变的偏转角δ滚向钢轨一侧。其最终位置是当横移量η达到一个值，满足下列力平衡关系时，轮副才停止运动，如图a右图所示。S′′=F′+F′′+S′γγγγ图c表示偏转角δ与横移η的相互关系，只要偏转角δ不为零，任何偏转位置下均有如虚线所表示的横移η为其平衡位置。2、独立旋转车轮轮座（德国EDF转向架）EDF转向架的轮座也同样装有两车

6、轮，但不是相互平行，而是前后布置，示意如图所示。1）当轮座从中央横移η到位置A时，两个车轮的重力复原力之和S+S使轮座复位。复γ1γ2位运动不会在轨道中央位置停止，而是在重力复原力完全消失，即车轮滚动接触点处在踏面圆柱位置时才停止，如图a左图所示。2）轮座沿轨道斜向运行时，由于两个车轮的摇头角相等，作用在车轮上的横向蠕滑力大小相等，这两个力对B点的力矩和为零，故横向蠕滑力对独立旋转车轮轮座的导向不起作用，轮座的导向力矩由横向复原力提供。3）当轮座运行方向按逆时针的偏转δ角后，前后轮同时获得相对于轨道的横移量η，作用于前轮的横向力Sγ1增加，作用于后轮的横向力

7、Sγ2减小，两个力对B点产生的力矩方向相反，其合力矩与轮座的摇头角方向相反，从而使轮座的摇头角减小到零，如图a右图所示。图c表明轮座具有良好的导向特性。在任一位置A、B或C出发，其偏转角δ均很快恢复到零。3、自导向独立旋转车轮这种独立旋转车轮能够绕位于轮心平面外侧的一个支点SPa自由转动，如图所示。1）当车轮横移η处于位置A时，由车轮产生的重力复原力S直接复位。在轮轨接触点处接触γ角为零时车轮才停止横移，如图a左图所示。γ2）当车轮发生偏转后，必须有一个回转力矩作用于车轮使偏转角恢复到零，这个回转力矩就是重力复原力绕支点SPa所形成的力矩，当其转动Sγ角度后

8、，回转力臂逐渐减小。这种独立旋转车轮的转动能够自动调