城市軌道車輛典型轉(zhuǎn)向架綜述

郭明星

摘要：軌道車輛是城市交通工具最重要之一，城市軌道交通已經(jīng)廣泛應(yīng)用到交通運(yùn)輸當(dāng)中。電氣化鐵路正在進(jìn)行日新月異的高速發(fā)展，隨著城市運(yùn)輸量的不斷提升，軌道交通運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性成為最重要的探索方向。

關(guān)鍵詞：城市軌道;車輛典型;轉(zhuǎn)向架

城市軌道交通具有運(yùn)量大、能耗低、效率高、污染小、準(zhǔn)點(diǎn)率高及景觀性好等特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代城市交通的主動(dòng)脈。轉(zhuǎn)向架可以起到牽引、制動(dòng)、導(dǎo)向、支承及隔振等作用，是城市軌道車輛的核心裝置，決定了車輛牽引制動(dòng)特性、輪軌壽命及運(yùn)行品質(zhì)。

一、城市軌道交通車輛轉(zhuǎn)向架概述

城市軌道交通車輛的承載能力提升主要依靠轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架能夠有效提升地鐵車輛的容積和長度，提升整列車輛的乘客承載量，并能夠給地鐵速度的提升提供更加穩(wěn)定的保障。轉(zhuǎn)向架的基本功能為：承載、牽引、緩沖、導(dǎo)向以及制動(dòng)。承載就是平均分配軸重，承受轉(zhuǎn)向架上部所放置的全部重量;導(dǎo)向作用就是車輛在運(yùn)行過程中經(jīng)過曲線軌道是能夠安全穩(wěn)定地進(jìn)行轉(zhuǎn)向;緩沖就是轉(zhuǎn)向架設(shè)置彈簧裝置，充分發(fā)揮其良好的減震特性，能夠緩沖車輛經(jīng)由不平順線路的沖擊，是車輛平穩(wěn)運(yùn)行的重要安全保障;牽引車輪與鋼軌接觸處的輪周牽引力傳遞給車鉤、車體，保證一定的車輪與軌道間的黏著力，從而保障車輛前進(jìn)的牽引;制動(dòng)就是生成制動(dòng)所需的制動(dòng)力，為車輛在規(guī)定的時(shí)間和距離內(nèi)進(jìn)行減速或停車。

二、鋼輪一鋼軌系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架

鋼輪一鋼軌系統(tǒng)包括地鐵和輕軌兩種制式，按車型分A、B、C型車，其轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)大同小異。

（一）構(gòu)架

鋼輪一鋼軌系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架由側(cè)梁和中間橫梁構(gòu)成，無搖枕，俯視圖呈H形。結(jié)構(gòu)上均為中空梁，材質(zhì)為合金結(jié)構(gòu)鋼，制造工藝涉及焊接和表面處理。中間橫梁布置齒輪箱、制動(dòng)裝置及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等，側(cè)梁為魚腹形，即兩邊高中間低，以便放置空氣彈簧。

（二）輪對(duì)

拖車與動(dòng)車輪對(duì)的相同點(diǎn)在于車輪與車軸壓裝制造，同時(shí)均選用磨耗型車輪踏面，材料為車軸鋼。不同之處在于車軸結(jié)構(gòu)有差異，拖車車軸既沒有齒輪箱吊掛座，也沒有驅(qū)動(dòng)齒輪。

（三）中央懸掛

一系懸掛用于緩沖輪對(duì)垂向運(yùn)動(dòng)，垂向載荷由一系螺旋彈簧、軸箱、輪對(duì)依次傳遞，最終到達(dá)鋼軌。當(dāng)從軌道上起吊轉(zhuǎn)向架時(shí)，一系垂向減振器可以保證在不脫離構(gòu)架前提下承擔(dān)輪對(duì)部分載荷，還可選用轉(zhuǎn)臂定位以應(yīng)對(duì)高速運(yùn)行。二系懸掛既可以提高城市軌道車輛的運(yùn)行品質(zhì)，又可以減弱垂向振動(dòng)所帶來的影響，主要設(shè)備包括二系垂向減振器、空氣彈簧等。墊片可調(diào)節(jié)車輛地板高度，緊急彈簧可將高度降低值限定在一定范圍內(nèi)，空氣彈簧可以支持車體，傳遞較小的橫向載荷和較大的垂向載荷。緊急彈簧與氣囊為串聯(lián)狀態(tài)，如果氣囊內(nèi)欠壓或過壓，面板會(huì)落到緊急彈簧上，此時(shí)緊急彈簧將替代空氣彈簧實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

（四）驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元

驅(qū)動(dòng)單元依靠聯(lián)軸節(jié)、齒輪箱及電機(jī)實(shí)現(xiàn)扭矩傳遞，同時(shí)，為預(yù)防懸掛螺栓出現(xiàn)損壞，齒輪箱上通常設(shè)有安全托。牽引電機(jī)彈性吊掛于構(gòu)架上，橫向布置并設(shè)有安全卡槽。

（五）制動(dòng)單元

軌道車輛復(fù)合制動(dòng)第三階段是選用輪盤制動(dòng)的基礎(chǔ)制動(dòng)，即機(jī)械制動(dòng)。為保證制動(dòng)閘瓦與踏面間隙保持在最佳范圍內(nèi)，對(duì)于基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，常設(shè)有閘瓦-踏面間隙自調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)軌道車輛每根車軸都配有駐車制動(dòng)裝置。

（六）軸箱

除圓錐滾子軸承、軸圈外，密封端蓋及軸箱體等也是鋼輪一鋼軌系統(tǒng)轉(zhuǎn)向架軸箱的核心部件，其中軸箱殼體材料選用C級(jí)鑄鋼。

三、跨座式單軌轉(zhuǎn)向架

跨座式單軌轉(zhuǎn)向架基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，除列車兩端外，跨座式單軌轉(zhuǎn)向架均為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，此外，走行輪明顯區(qū)別于地鐵或輕軌的整體碾制鋼輪。單軌車輛通過4個(gè)導(dǎo)向輪從側(cè)面穩(wěn)穩(wěn)抱住軌道梁，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)中導(dǎo)向。每個(gè)轉(zhuǎn)向架均有穩(wěn)定輪、導(dǎo)向輪及走行輪，共10個(gè)橡膠輪胎。同時(shí)，所有膠輪為防止失氣，都備有輔助車輪，走行輪還安裝胎壓監(jiān)測儀。

（一）走行輪

走行輪在驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩的作用下將車輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕v沿軌道方向行駛的運(yùn)動(dòng)。走行輪為鋼絲圈膠胎，同時(shí)充氮?dú)?，無內(nèi)胎，設(shè)置胎壓監(jiān)測儀，胎壓控制在880kPa。一旦膠輪失氣，輔助實(shí)心輪將臨時(shí)代替走行輪實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。此外，轉(zhuǎn)向架還設(shè)計(jì)有壓力表，每軸2個(gè)。

（二）平行輪總成

平行輪總成包括導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪，導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪除輪輞及輔助輪安裝位置不同外，其余相同。平行輪總成主要組成有橡膠輪胎、輪芯、輪輞、立式車軸和圓錐滾柱軸承。橡膠輪胎直徑為730mm，充入氮?dú)?，尼龍斜裁帶，有?nèi)胎。為確保失氣狀態(tài)下車輛安全返回基地檢修，裝有輔助實(shí)心輪備用。在單軌軌道梁兩側(cè)設(shè)置有導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪下側(cè)則是穩(wěn)定輪。由于2個(gè)走行輪的間距只有400mm，屬隨遇不穩(wěn)定，因此通常會(huì)設(shè)計(jì)兩個(gè)穩(wěn)定輪從側(cè)面抱住軌道梁，產(chǎn)生一個(gè)橫向力，從而形成一個(gè)附加力矩，使得隨遇不穩(wěn)定模式變?yōu)殡S遇穩(wěn)定模式，以保證單軌車輛的行駛穩(wěn)定性。

（三）目字構(gòu)架

除牽引制動(dòng)裝置、導(dǎo)向輪、穩(wěn)定輪及走行輪外，車體懸掛、受流器及接地裝置等是跨座式單軌轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的關(guān)鍵部件。目字構(gòu)架由側(cè)梁、橫梁、端梁、導(dǎo)向輪支架、電機(jī)吊座構(gòu)成，俯視呈目字形，并由合金結(jié)構(gòu)鋼板焊接而成。

四、結(jié)語

不同軌道制式對(duì)于轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有不同要求，雖然種類繁多，但城市軌道車輛轉(zhuǎn)向架大都由構(gòu)架、輪對(duì)、中央懸掛、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、軸箱等組成，且都追求良好的曲線通過能力，要求低磨損、低噪聲、靈活、可靠且便于維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳帥.地鐵車輛故障分析及維修技術(shù)探討[J].科技與創(chuàng)新，2016（5）：126，129.

[2]王永亮.ZMA120型高速地鐵車輛轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)介紹與故障分析[J].機(jī)電信息，2017（30）：144-145.

[3]曾琦.地鐵車輛轉(zhuǎn)向架的故障檢修分析[J].科技尚品，2017（1）：125.