低地板車轉向架牽引組件試驗設計與研究

頡跟虎

株洲時代新材料科技股份有限公司 湖南株洲 412007

1 準100%低地板車轉向架設計要求

根據(jù)相關的低地板車的轉向架設計方案，動車轉向架主要采取小直徑輪對，拖車轉向架采用獨立輪對?？紤]到低地板車車輛更多的是在城市道路中穿梭，因此，要確保轉向架的啟動加速效果，保證能夠快速加速并且快速制動，并且行駛的噪音需要盡可能減小，避免影響沿線居民生活休息。因此采用小半徑曲線設計，能夠有效提升通過能力，還具有噪音小的優(yōu)勢。在設計中，首先要確保設計能夠符合轉向架的性能要求，再進行轉向架的結構簡化設計，在相關運動部件的連接中，盡可能使用少磨耗或是無磨耗的方式，且轉向架設計需要有很好的互換性，能夠方便今后的運維工作開展。要考慮到即使是在最不利的運行環(huán)境下，轉向架的相關牽引組件走能夠實現(xiàn)有效運行，保證低地板車的行車安全。

2 車輛總體設計方案

本課題研究考慮到目前低地板車的使用現(xiàn)狀和市場行情，預想選用第三代低地板車，也就是全低地板車的轉向架牽引設計方案。而這種低地板車對于技術要求比較高，必須要保證系統(tǒng)的可靠性，對于動車轉向架的獨立輪對牽引傳動控制系統(tǒng)設計比較復雜，設計成本較高，因此，最終決定使用第二代低地板車設計方案。

車輛采用8軸7車體設計方案，將動車轉向架放到獨立的司機室下端，司機室的地面可以適當提高，這樣的設計不會對乘客區(qū)地面高度產(chǎn)生影響，因此，乘客區(qū)域仍然是100%低地板車，能夠達到相關的設計標準要求。

3 準100%低地板車轉向架牽引組件試驗設計

3.1 構架設計

因為受到地板面高度的限制，準100%地板車輛轉向架的實際安裝空間比較小，結構也比較復雜繁瑣。相對于以往普通的低地板車轉向架牽引組件試驗設計，低地板車轉向架牽引組件設計最大的難度就是對于車軸高度的有效降低，且需要在有限的空間內(nèi)進行尺寸較大的牽引電機和齒輪箱傳動系統(tǒng)的布置，根據(jù)上述的設計方案，該低地板車設計中包括2臺動車轉向架以及2臺拖車轉向架。

其中的動車轉向架采取小直徑車輪的傳統(tǒng)轉向架設計模式，其中的牽引電機、齒輪箱傳東西太都布置在構架的外緣，但是這需要防止不能超過車輛限界，因此，設計內(nèi)置式的轉向架構架。轉向架的二系懸掛采取空氣彈簧減震設計，用以對于車體的高度進行有效限制，設計使用雙牽引拉桿，一系懸掛主要是借助橡膠堆定位裝置，以便盡可能節(jié)約空間，使用彈簧車輪設計的最主要目的是減震減噪。設計的牽引制動主要是使用軸盤制動和磁軌制動復合模式，這對于進一步提升牽引制動效率具有重要作用。轉向架設計為U型模式，這對于車箱座位布置具有一定的基礎性應用優(yōu)勢。

3.2 牽引逆變器設計

針對低地板車的牽引系統(tǒng)設計中，牽引逆變器的設計至關重要，對于低地板車的牽引制動會產(chǎn)生較大的影響。進行牽引逆變器的設計中，需要對城軌車輛牽引系統(tǒng)逆變器進行前級接觸器設計，在電網(wǎng)電源的隔離中進行應用。借助有效的冷卻方法來對于功率模塊進行設計，且需要在全運用環(huán)境以及運行條件下實施有效的熱校核設計目標。對于牽引控制中的網(wǎng)絡連接、關鍵信號處理等問題要進一步優(yōu)化設計，接阻控制板中的相關部位設計來實現(xiàn)降額。要想避免車輛的濾波器電容器以及開關器件等散熱效果受到影響，在進行濾波電容器的安裝中需要確保盡可能的接近IGBT，采用疊片式進行低感排列。

3.3 軸承設計

針對動車轉向架，使用內(nèi)置軸承，這類軸承是整體自密封雙列圓錐滾子構造，和一般的外置軸承基本相同，軸承內(nèi)徑為120mm，能夠實現(xiàn)200萬km的連續(xù)行駛目標。對于拖車轉向架的軸承主要使用輪轂軸承，這類軸承是兩排分體軸承，根據(jù)低地板車的行駛現(xiàn)實情況，需要對于車輪的受力進行考慮，因此要避免車輪對于軸承的壓力過大，將大徑軸承放置在內(nèi)側，小徑朝外，安裝軸承的過程中，大徑軸承內(nèi)圈采用過盈配合，外圈實施間隙配合，小徑軸承則相反，這對于軸承的裝卸便利性提升具有一定的幫助。在軸承內(nèi)側，進行橡膠墊的密封，外側使用O性密封圈和橡膠墊進行密封。

3.4 軸箱設計

針對轉向架的軸箱的設計使用整體鑄鋼設計框架，選用B級鑄鋼材料。針對動車轉向架的軸箱設計使用內(nèi)置結構，并安裝一組雙列圓錐滾子軸承，這樣的軸箱具有更好的密封性。針對拖車轉向架的軸箱設計中，不需要進行軸承安裝，但是可以直接對于低地板車車輪旋轉軸上進行過盈配合，借助無縫鋼管連接兩端的軸箱，構成一個完整的軸橋架構，在軸箱上安裝高強度螺栓的磁軌制動設備，并確保這一設備能夠安裝懸掛在軌道的頂端。

3.5 制動裝置設計

針對拖車轉向架每條輪對進行兩套盤形制動裝置設計，并將兩套磁軌制動裝置布置在轉向架下端，傳動轉向架的每條輪對上安裝一套盤形制動裝置，下端布置的磁軌制動裝置和拖車轉向架一樣?？紤]到磁軌制動并不是借助輪軌黏附作用，所以能歐實現(xiàn)對于粘附力的有效補充，提升車輛的制動能力，然車輛能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)有效制動停車和減速。要保證低地板車轉向架在嚴重超員的情況下即使停止在有一定坡度的軌道上不產(chǎn)生滑行現(xiàn)象，因此，在制動設計中要保證停放制動力的提升。對此，可以在轉向架上的制動缸設計進行優(yōu)化。目前轉向架上的制動缸主要包括兩種，即具有停放效果的單元制動缸和沒有停放功能的單元制動缸，在相應的制動缸內(nèi)部設施有閘片間隙自動調(diào)整元件，當這個間隙在外界作用力下出現(xiàn)變大的情況時，間隙增加到一定數(shù)值時，調(diào)整器就能夠實現(xiàn)自動調(diào)整，保證間隙在合理范圍內(nèi)。

4 結語

低地板車轉向架是車輛走行的關鍵部位，這一部分的設計質(zhì)量和組件調(diào)試對于整體轉向架的使用性能發(fā)揮具有較大的影響，在進行低地板車轉向架牽引組件的試驗設計中，必須要對于相關的組件進行相應的設計和安裝，保證整體轉向架的使用性能，提升牽引組件的有效性。