關(guān)于新型城市輕軌車輛及轉(zhuǎn)向架探討與分析

郭一達(dá)

【摘 要】伴隨社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程的持續(xù)加快，有力推動著城市交通領(lǐng)域的發(fā)展，但現(xiàn)階段我國城市交通仍然面臨著較大壓力，特別是那些大中型城市，現(xiàn)有的交通系統(tǒng)已經(jīng)成為阻礙其經(jīng)濟發(fā)展的重要瓶頸。本文首先對新型輕軌車輛進(jìn)行了簡要概述，探討了新型城市輕軌車輛與轉(zhuǎn)向架的總體設(shè)計方案，從中分析了各個部分的基本結(jié)構(gòu)特點，望能為此領(lǐng)域設(shè)計研究有所借鑒。

【關(guān)鍵詞】輕軌車；轉(zhuǎn)向架；導(dǎo)向性能

中圖分類號： U270.33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）12-0186-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.086

Discussion and Analysis of New Urban Light Rail Vehicles and Bogies

GUO Yi-da

（Changchun zhongche railway vehicle co.，LTD.，Changchun Jilin 130000，China）

【Abstract】Accompanied by the continuous development of the social economy， the continuous acceleration of the urbanization process has strongly promoted the development of the urban transportation sector. However， at present， the urban traffic in our country is still facing greater pressure， especially for large and medium-sized cities， and the existing transportation system. It has become an important bottleneck that hinders its economic development. This article first briefly describes the new type of light rail vehicles， discusses the overall design of the new urban light rail vehicles and bogies， and analyzes the basic structural characteristics of each part. Hopefully， this can be used for design research in this field.

【Key words】Light rail vehicle； Bogie； Guidance performance

現(xiàn)階段，德國西門子、法國阿爾斯通以及加拿大龐巴迪公司乃是軌道交通領(lǐng)域發(fā)展的重要驅(qū)動者，在研發(fā)軌道交通領(lǐng)域有著非常豐富的實踐經(jīng)驗。而在我國，城市軌道交通起步比較晚，為了能夠縮短與他們之間的差距，需強化新技術(shù)、新工藝研究，增加技術(shù)儲備，推動我國城市輕軌領(lǐng)域的快速化、深層化發(fā)展。

1 新型輕軌車輛概述

受既有路面有軌交通的影響，原有輕軌車輛難免會出現(xiàn)速度慢、載運容量小及平面交會等不足，難以切實滿足城市交通運送方面的各種需要，因此，針對那些新建的城市輕軌交通而言，大多選用的是比較封閉的專用線路，這樣不僅能適當(dāng)提高地板面高度，而且還能提升運行速度，另外，針對轉(zhuǎn)向架相應(yīng)結(jié)構(gòu)形式而言，其也不再受低地板的限制與影響，能選用傳統(tǒng)的輪對。由于城市軌道車輛在運行速度方面有著并不高的要求，而且在運行穩(wěn)定性上也較易得到滿足，通過以傳統(tǒng)輪對為基礎(chǔ)的縱向蠕滑機理施行導(dǎo)向，能夠從中得到獲得優(yōu)質(zhì)、可滿足實際需要的曲線通過性能。在實際運行中，為了能夠以更佳方式通過小半徑曲線，在設(shè)計具體的轉(zhuǎn)向架軸距時，不能使其太大，在具體的取值上，需要結(jié)合相關(guān)線路參數(shù)來加以明確。

相比于傳統(tǒng)的鐵路車輛，輕軌車輛在選擇車型時，有著比較寬松的混編限制，另外，在具體的形式上也比較靈活，特別是選用走行部，許多非常規(guī)的轉(zhuǎn)向架在其中得到廣泛采用，以此來更好的適應(yīng)與滿足城市輕軌交通的發(fā)展需要及應(yīng)用需求。近年，伴隨社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市輕軌車輛方面的研究步伐持續(xù)加快，有力推動著輕軌車輛轉(zhuǎn)向架設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展與完善，在各種應(yīng)用形式中，單軸轉(zhuǎn)向架便為其一，且憑借著良好的作用效能，在輕軌車輛領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。與單軸轉(zhuǎn)向架相關(guān)的產(chǎn)品開發(fā)、操作試驗以及聯(lián)研究等，已經(jīng)成為推動城市軌道車輛領(lǐng)域發(fā)展與推新的重要驅(qū)動力?，F(xiàn)階段，在商業(yè)運營中已經(jīng)成功投入實用的有：奧地利的Integral內(nèi)燃動車組、哥本哈根市郊S-tog電動車組等。

2 國內(nèi)輕軌車輛的基本結(jié)構(gòu)模式分析

針對我國的城市輕軌交通系統(tǒng)而言，雖然起步相對較晚，但是卻有著較快的發(fā)展步伐。當(dāng)前，國內(nèi)仍保留著原有的地面有軌線路的城市僅占較少部分，在此些線路上，可以嘗試選用低地板車輛。而針對那些需要全新規(guī)劃建設(shè)城市軌道交通系統(tǒng)的城市，有無選用低地板車輛的需要，仍需進(jìn)行深入、系統(tǒng)化論證。如果想要選用100%的低地板車輛，勢必需要選用與之相適應(yīng)的獨立旋轉(zhuǎn)車輪技術(shù)，而受此影響，必然會給轉(zhuǎn)向架的制動、驅(qū)動等造成影響與困難，除了會使轉(zhuǎn)向架設(shè)計難度出現(xiàn)增加情況外，還會增加整體的制造成本?；诩夹g(shù)層面來考究，針對那些新建的輕軌車輛，選用高地板形式與現(xiàn)階段我國基本國情相符，而且還與現(xiàn)代城市交通的發(fā)展需要相適應(yīng)，而且還有著比較低的實施難度?，F(xiàn)如今，國內(nèi)已經(jīng)投入實運或正處于建設(shè)狀態(tài)的輕軌系統(tǒng)，大部分采用的是此模式。所以，在選擇國內(nèi)輕軌車輛走行部方面來講，以傳統(tǒng)輪對結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的單輪對轉(zhuǎn)向架為對象，對其開展研究與試驗必要且迫切。

3 方案分析

3.1 車組模型

針對方案1而言，其采用的是2車單元。由鉸接連接，兩端裝用拖車轉(zhuǎn)向架，即單輪對轉(zhuǎn)向架，而將一動力轉(zhuǎn)向架設(shè)置在中間的鉸接處。其動拖比1：1，軸列1AA1。通過對其開展針對性的模塊化設(shè)計，2車除了在電弓部分存在一定差異外，其余部分均相同，依據(jù)運量方面的具體要求及相關(guān)需要，可采取多組單元的連掛運行。針對方案2來講，即三車單元。兩端車與方案1相同，將一短車體設(shè)置在中間。用雙鉸接連接兩端車與中間車；對于中間車，則用動力轉(zhuǎn)向架，而兩端則裝用單輪的對轉(zhuǎn)向架。動拖比與軸列均與方案1相同，且同樣能根據(jù)具體的運量要求，采取多組單元連掛運行。

針對上述兩方案而言，其在動力轉(zhuǎn)向架方面，均選用的是常規(guī)轉(zhuǎn)向架，之所以要這樣做，主要因為單輪對動力轉(zhuǎn)向架相應(yīng)電機懸掛設(shè)計有著比較大的難度，如果出現(xiàn)非對稱質(zhì)量分配的情況，那么可能會影響到構(gòu)架的垂向振動。此外，選用鉸接結(jié)構(gòu)同樣有其問題與不足，其一，兩個端車在支承上僅用1個轉(zhuǎn)向架，無論是在單獨運行上，還是在停放方面，均需假臺車，但是如果將各車組單元大多選用的是固定編組考慮在內(nèi)，僅在一些比較特殊的情況下才解編，因此，不會對多單元車組的分解及連掛造成影響。為了能夠更加方便的通過小半徑曲線，針對動力轉(zhuǎn)向架相應(yīng)軸距而言，除了要能夠滿足鉸接連接之外，還需合理控制在<2000mm。

3.2 單輪對拖車轉(zhuǎn)向架設(shè)計

3.2.1 構(gòu)架

在水平面內(nèi)，構(gòu)架結(jié)構(gòu)實為一種封閉型梁，與常規(guī)二軸轉(zhuǎn)向架相比，長度偏短，由端梁、側(cè)梁構(gòu)成，另外，都選用的是箱形梁斷面。將兩空氣彈簧座以一種合理方式，設(shè)置在構(gòu)架側(cè)梁的兩端，將內(nèi)側(cè)的端梁適當(dāng)下凹，這樣方便牽引拉桿座的安裝，并根據(jù)實際情況及需要，設(shè)置橫向止擋座及兩盤形制動吊座；而對于外側(cè)端梁，則可根據(jù)實際情況，設(shè)置定位桿座。若將構(gòu)架內(nèi)腔當(dāng)作容積室，并用此來最大化滿足空氣彈簧在附加氣室容量方面的具體要求，則不需要額外設(shè)置鋁合金風(fēng)缸。與傳統(tǒng)二軸轉(zhuǎn)向架構(gòu)架相比，設(shè)置好空氣彈簧后，此時，針對側(cè)梁的力學(xué)模型而言，從之前的簡支梁向懸臂梁轉(zhuǎn)變。在此過程中，需要分析與計算側(cè)梁的變形與受力情況。

3.2.2 牽引裝置

因僅有一個輪對，無法再繼續(xù)使用之前的中心銷牽引方式，僅能選用單拉桿結(jié)構(gòu)。國外諸多與之相類似的產(chǎn)品也用的是此模式。針對位于構(gòu)架上的牽引點，需要盡量與車軸中心線高度接近，或者是偏低。針對位于拉桿兩端的彈性元件來講，需切實保障其在橫向與垂向方面的附加剛度較低，以此最最大程度預(yù)防與定位桿之間可能產(chǎn)生的相互耦合?？梢愿鶕?jù)實際情況及需要，選擇柔性牽引方式。

3.2.3 基礎(chǔ)制動裝置

針對拖車轉(zhuǎn)向架來講，車輪結(jié)構(gòu)決定著其制動裝置。若為動力轉(zhuǎn)向架，那么在車軸上，需要有針對性、目的性的安裝齒輪箱，如果齒輪箱與制動盤之間存在空間不足的情況，那么僅能選用輪盤制動。因為選用的是單輪對，因此，相比于常規(guī)二軸轉(zhuǎn)向架，其制動盤數(shù)量大幅減少，另外，單位制動功率得到顯著增加。在采取整體碾鋼車輪方案時，如果單憑盤形制動難以切實滿足相關(guān)要求，可根據(jù)實際情況，增加踏面閘瓦制動。在此過程中，既要獲得充分制動能力，又不增加簧下質(zhì)量，往往是存在困難的，所選取的制動參數(shù)，往往直接影響或關(guān)系到車組的安全運行，因此，需給予足夠重視。

4 結(jié)語

綜上，針對車體導(dǎo)向型轉(zhuǎn)向架來講，其最早出現(xiàn)于丹麥，經(jīng)過近些年的發(fā)展與改進(jìn)，已經(jīng)從之前的機械式的導(dǎo)向方式，轉(zhuǎn)變成了液壓控制方式。經(jīng)過諸多試驗得知，此型轉(zhuǎn)向架車輪踏面在噪聲、磨耗等方面，相比與傳統(tǒng)的二軸轉(zhuǎn)向架，均有顯著的優(yōu)勢。

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